ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧАСТОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СИГНАЛА НА ПОГРЕШНОСТЬ КОСВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СВОЙСТВ ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ 

Павел Евгеньевич Голубков, инженер кафедры информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: golpavpnz@yandex.ru
Екатерина Анатольевна Печерская, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: pea1@list.ru
Геннадий Васильевич Козлов, доктор технических наук, профессор, директор Политехнического института, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: gvk17@yandex.ru
Владимир Сергеевич Александров, студент, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: vsalexrus@gmail.com
Олег Андреевич Мельников, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: oleg-068@mail.ru
Тимур Олегович Зинченко, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: scar0243@gmail.com 

Актуальность и цели. Объект исследования – метод косвенного измерения толщины и пористости покрытия, получаемого микродуговым оксидированием, на основе измерения импеданса. Предмет исследования – подтверждение возможности косвенного измерения толщины и пористости покрытия путем измерения импеданса. Цель исследования – получение аналитических выражений для косвенного измерения толщины и пористости покрытий и их экспериментальная проверка; исследование влияния частоты измерительного сигнала на погрешности измерения этих величин. Материалы и методы. Оксидные покрытия получали на образцах из технического алюминия марки АД31Т1 размером 23 × 15 × 1,5 мм. Микродуговое оксидирование проводили в электролите, содержащем 0,5 г/л NaOH и 80 г/л Na2SiO3, в анодно-катодном режиме с соотношением анодного и катодного токов, равным 1 при плотности тока 11 А/дм2. Время обработки варьировалось от 60 до 600 с. Импеданс покрытия измеряли в диапазоне частот от 20 Гц до 10 кГц с погрешностью ±0,5 % (по сопротивлению и по емкости) с помощью программно-аппаратного комплекса, разработанного авторами. Толщину покрытия измеряли с помощью высокоточного микрометра Mitutoyo ABSOLUTE Digimatic. Результаты. Установлена аналитическая зависимость толщины и пористости покрытия от модуля импеданса и частоты измерительного сигнала. Показано, что аргумент импеданса не зависит от параметров покрытия. Полученная зависимость адекватно описывает экспериментальные данные в диапазоне частот от 500 Гц до 10 кГц, при этом относительная погрешность косвенного измерения толщины по импедансу покрытия минимальна на частоте 10 кГц и составляет ±5 %. Выводы. Предложенная модель имеет ограничения, связанные с трудностью одновременного измерения толщины и пористости покрытия. Для устранения этого недостатка требуется дополнительная измерительная информация или включение полученных выражений в состав системы уравнений. Тем не менее предложенная теоретическая модель может использоваться для измерения одного из параметров (толщины или пористости покрытия), если известен другой параметр или его функциональная зависимость от параметров процесса микродугового оксидирования. 

Ключевые слова

микродуговое оксидирование, косвенное измерение толщины и пористости покрытия, модуль импеданса покрытия, влияние частоты измерительного сигнала, погрешность измерения 

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Голубков П. Е., Печерская Е. А., Козлов Г. В., Александров В. С., Мельников О. А., Зинченко Т. О. Исследование влияния частоты измерительного сигнала на погрешность косвенного измерения свойств оксидных покрытий // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2022. № 1. С. 64–72. doi:10.21685/2307-5538-2022-1-8