Толщиномер покрытий и способ его настройки

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений путем обеспечения оперативной перестройкой толадномера на измерение покрытий иного состава, чем то, на которое он / строен , и повышение производительности настройки путем оптимальной настройки каналов флуоресцентного и реперного излучения по образцам с различной толщиной основания. Импульсы с выхода генератора подают на вход таймерного счетчика, облучают в этом режиме кoнтpoлиpye ыe образцы без покрытия и производят измерения при фиксированном интервале времени и при нулевой толщине покрытия. В режиме Измерение изменяют состояние блока предварительной установки числа канала реперного излучения (при подаче в таймерный канзл импульсов реперного излучения) до момента независимости показаний регистрирующего устройства при поочередном облучении не менее двух образцов с покрытиями равной толщины и основаниями различной толщины. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. ш

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц 4 01 В 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4243324/24- 28 (22) 12. 05. 87 (46) 30. 03. 89, Бюл. И 12 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническом институте им, С.М.Кирова (72) В.И.Выстропов, Ш.P.Газатуллин и Л.З.Хрипунов (53) 531,617. 11(088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1354031 24.03. 86. (54) ТОЛ1ИНОМЕР ПОКРЫТИЙ И СПОСОБ

ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений путем обеспече-. ! ния оперативной перестройкой толщиномера на измерение покрытий иного состава, чем то, на которое он на1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено в устройствах бесконтактного измерения толщины покрытий с использованием флуоресцентно го излучения материала покрытия.

Целью изобретения в части толщиномера является расширение функциональных возможностей и повышение точности из мер ений путем обеспечения оперативной перенастройки толщиномер а на из мер ение покрытий ино го сост ава, чем то, на которое он настроен, и повышение производительности на„Л0„„1469349 А1 строен, и повышение производительности настройки путем оптимальной настройки каналов флуоресцентного и реперного излучения по образцам с различной .толщиной основания. Импульсы с выхода генератора подают на вход тай мер но ro счет чик а, о блуч ают в этом режиме контролируемые образцы без покрытия и производят измерения при фиксированном интервале времени и при нулевой толщине покрытия. В режиме Измерение" изменяют состояние блока предварительной установки числа канала реперного излучения (при подаче в таймерный канал импульсовв реперно го излучения ) до момента независимости показаний регистрирующего устройства при поочередном облучении не менее двух образцов с покрытиями равной толщины и основаниями различной толщины. 2 с. п. A-лы, 1 ил. стройки путем оптимальной настройки каналов флуоресцентного и релерного излучения по образцам с различной толщиной основания.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого толщиномера покрытий °

Толщиномер содержит располагаемые по одну сторону от объекта 1 контроля источник 2 излучения в контейнере

3 с коллимирующими отверстиями 4 и 5 для реперного и рабочего пучков, детектор 6 излучения, последовательно

1469349 соединенные дифференциальный дискриминатор 7 и счетчик 8, образующие канал рассеянного излучения, последовательно соединенные второй диф5 ференциальный дискриминатор 9, схему 10 антисовпадений, второй счетчик

11, цифровой компар атор 12, трехвходовый элемент И 13, образующие канап реперного излучения, последователь- !О но соединенные третий дифференциальный дискриминатор 14, вторую схему

15 антисовпадений, третий счетчик

16, второй цифровой компар атор 7, второй трехвходовый элемент И 18 и регистрирующее устройство 19, образующие канал флуоресцентного излучения, входы каналов рассеянного, реперного и флуоресцентного излучений соединены с выходом детектора 6, 20 последовательно соединенные таймерный счетчик 20 и блок 2! управления, выход которого подключен к вторым входам трехвходовых элементов И 13 и 18 реперного и флуоресцентного каналов, блоки 22 и 23 предварительной установки чисел реперного и фпуоресцентного каналов, кодовые выходы которых подключены к соответствующим входам цифровых компараторов 12 и Зо

17 соответствующих каналов, вторые входы схем 10. и 15 антисовпадений реперного и флуоресцентных канало.в подключены к выходам цифровых компараторов 12 и 17 соответствующих каналов, третьи входы трехвходовых элементов И 13 и 18 каналов реперного и фпуоресцентного излучения подключены к выходам дифференциальных дискриминаторов 9 и 14 своих каналов, входы обнуления счетчиков 11 и

16 реперного и флуоресцентных каналов подключены к выходу счетчика 8 рассеянного излучения, а также последовательно соединенный генератор

24 импульсов стабильной частоты и переключающее устройство 25, второй вход которого подключен к выходу трехвходового элемента И 13 канала реперного излучения, а выход — к входу таймерного счетчика 20.

Топщиномер работает следующим образом.

Спектрометрический детектор 6 регистрирует одновременно реперное излучение, поступающее непосредственно от источника 2 через отверстие 4 реперного пучка, фпуоресцентное излучение покрытия 26 и рассеянное основанием 27 излучение, возникающее при облучении контролируемого образца 1 рабочим пучком 3 источника 2. Импульсы с выхода детектора 6 поступают на входы амплитудных дифференциальных дискриминаторов 9, 7 и 14, выделяющих из всего потока импульсов соответственно потоки импульсов реперного, рассеянного и флуоресцентного канапов.

С выхода дифференцианьного дискриминатора 9 импульсы канала реперного излучения постоянно подаются на первый вход элемента И 13 и второй вход схемы 10 антисовпадеиий, с Bblxoда дифференциального дискриминатора

14 канала флуоресцентного излученияна вход элемента И 18 и схемы 15 антисовпадений. С выхода дифференциального дискриминатора 7 импульсы постоянно поступают на вход счетчика

8 рассеянного излучения, который работает в циклическом режиме и в момент нолного заполнения обнуляется сам и выдает сигнапы на входы безусловного обнуления счетчиков 11 и 16.

В этот момент на выходах превышения цифровых компараторов 12 и 17 устанавливается потенциал логического нуля (поскольку в блоках 22 и 23 предварительной установки записаны некоторые превышающие нуль числа), который одновременно запрещает по третьим входам элементов И 13 и 18 прохождение импульсов в каналах реперного и фпуоресцентного излучений соответственно на первый вход переключающего устройства 25 и вход регистрирующего устройства 19. При этом на первые входы схем 10 и 15 антисовпадений поступает разрешающий сигнал, вследствие чего импульсы канала реперного излучения начинают поступать на счетный вход счетчика 11, а импульсы канала фпуоресцентного излучения на счетный вход счетчика 16, В момент времени, когда число импульсов, занесенное в счетчик 11 превышает число, установленное в блоке 22, на выходе превышения фифрового компаратора 12 устанавливается потенциал логической единицы, который з апрещает прохождение импульсов реперного канапа с выхода дискриминатора 9 в счетчик 11, но .разрешает по третьему входу элемента И 13 их прохождение на первый вход регистрирующего уст5 14 ройства 25. Аналогичным образом, в момент превышения числа импульсов в счетчике 16 над числом, установленным в блоке 23, на выходе цифрового компаратора 17 устанавливается потенциал логической единицы, запрещающий прохождение импульсов флуоресцент ного канала с дискриминатора 14 на вход счетчика 16 и разрешающий по третьему входу элемента И 18 их прохождение в регистрирующее устройст- во. В момент очередного заполнения счетчика 8 на его выходе возникает сигнал обнуления, и цикл работы повторяя ет ся .

Элементы И 13 и 18 находятся в нормально закрытом состоянии по второму входу от блока 21 управления.

При нажатии пусковой кнопки блок 21 управления обнуляет таймерный счетчик 20 и выдает разрешающий сигнал (потенциал ло ги ге ской единицы) на вторые входы элементов И 13 и 18, с выходов которых соответствующие потоки импульсов начинают поступать на регистрирующее устройство 19, первый вход переключающего устройства 25 и, в случае нахождения устройства 25 в состоянии пропускания сигналов с первого входа на выход (режим "Измерение"), далее в таймерный счетчик для счета импульсов и обработки информации. В момент заполнения таймерного счетчика 20 с его выхода поступает командный импульс в блок 21 управления, который возвращается в исходное состояние и одновременно

4 закрывает по второму входу элементы

И 13 и 18. Следующее измерение начинается с нажатия пусковой кнопки, при этом работа отмеченных блоков повторяется режим "Измерение" предлагаемого толщиномера совпадает с работой устройства-прототипа, т. е. средние частоты импульсов, поступающих в таймерный счетчик 20 и регистрирующее устрой ст во 19, отличаются от средних частот следования импульсов с выходов дифференциальных дискриминаторов 9 и 14 соответственно на величины, пропорциональные средней частоте следования импульсов с выхода дискриминатора 7 канала рассеянного излучения (коэффициенты пропорциональности задаются состояниями блоков 22 и 23 предварительной установки числа), так что показания ре69349 6 гистрирующе го устрой ст ва не з ависят от вариации толщины основания при измерении толщины покрытия фиксировапного элементного состава.

Для измерения толщины покрытия другого состава или при изменении условий контроля (геометрии, типа источника или детектора излучения) толщиномер должен быть перенастроен.

Настройка предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Первоначально устанавливают переключающее устройство ?5 в состояние пропускания сигналов с второго входа на выход (режим "Настройка канала флуоресцентного излучения"), тем самым импульсы с выхода генератора 24 подают на вход таймерного счетчика

20, облучают в этом режиме контролируемые образцы без покрытия, и нажимая пусковую кнопку, измеряют "ну25 левую толщину покрытия в режиме фиксированного интервала времени, госкольку емкость таймерного счетчика 20 и частота следования импульсов генератора 24 постоянны, Изменяют состояние блока 23 предварительной установки числа канала флуоресцент- . ного излучения (состояние блока 22 при этом может быть любым) до момента независимости показаний в пределах статической флуктуации регистри35 рующего устройства 19 при поочередном облучении не менее двух контрслируемых образцов без покрытия с основаниями различной толщины и добиваются тем самым устранения обусловленного перекрытием аллар атурных пиков вклада рассеянного излучения, интенсивность которого зависит от толщины образца, в канал флуоресцентно45 го излучения, Затем устанавливают переключающее устройство 25 в режим пропускания импульсов с первого входа

{режим Измерение ), тем саилм от-, ключают генератор импульсов ст абкль50 ной частоты и подают на васq таймерного счетчика импульсы канала реперного излучения, изменяют состояние блока 22 предварительной установки числа канала реперного излучения (состояние блока 23 определено и фик— сировано) до момента независимости показаний регистрирующего устройства при поочередном облучении не менее двух контролируемых образцов с по1469349 крытиями равной толщины и основаниями различной толщины, после чего при необходимости градуируют толщиномер обычным образом путем измерения эталонных образцов с известными значениями толщины покрытия. При такой установке состояния блока 22 достигается одновременное устранение вклада рассеянного излучения .в реперный канал, обусловленного перекрытием аппаратурных пиков реперного и рассеянного излучений, и вклада, обусловленного дополнительным возбуждением флуоресцентного излучения покрытия рассеянным в основании излучением, поскольку эффект дополнительного возбуждения может быть автоматически компенсирован только изменением средней частоты следования импульсов таймерного (реперного) канала. !

Выполнение операций настройки в указанных последовательности и условиях позволяет все мешающие факторы (степень перекрытия аппаратурных пиков флуоресцентного и рассеянного излучений, степень перекрытия аппаратурных пиков реперного и рассеянного излучений, эффект дополнительного возбуждения), являющиеся переменными параметрами измеряемой функции (на-. бора импульсов в регистрирующем устройстве за время измерения) и влияющие на ее численный результат, разделить на независимые дру" от друга группы и осуществитb поочередную коррекцию их влияния в один прием, а ие методом последовательного приближения, облегчив и ускорив тем самым процесс настройки.

Формула и з о б р е т е н и я

1 ! . Толщиномер покрытий, содержащий располагаемые по одну сторону от объекта контроля источник излучения в контейнере с коллимирующими отверстиями для реперного и рабочего пучков, детектор излучения, по следовательно соединенные дифференциальный дискриминатор и счетчик, образуюшие канал рассеянного излучения, последовательно соединенные второй дифференциальныи дискриминатор, схему антисовпадений, второй счетчик, цифровой компаратор, трехвходовый эле= мент И, образующие канал реперного излучения, последовательно соединенные третий дифференциальный дискриминатор, вторую схему антисовпадений, третий счетчик, второй цифровой компаратор, второй трехвходовый элемент

И и регистрирующее устройство, образующие канал флуоресцентного излучения, входы каналов рассеянного, реперного и флуоресцентного излучений соединены с выходом детектора, последовательно соединенные таймерный счетчик и блок управления, выход которого подключен к вторым входам трехвходовых элементов И реперного и флуоресцентного каналов, блоки предварительной установки чисел реперного и флуоресцентного каналов, кодовые выходы которых подключены к соответствующим входам цифровых ком- .

2() параторов соответствующих каналов, вторые входы схем аитисовпадений реперного и флуоресцентных каналов подключены к выходам цифровых компараторов соответствующих каналов, третьи

25 входы трехвходовых элементов И каналов реперного и флуоресцентного излучений подключены к выходам дифференциальных дискриминаторов своих каналов, входы обнуления счетчиков

Зр реперного и флуоресцентных каналов подключены к выходу счетчика рассеянного излучения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными генератором импульсов стабильной частоты и переключающим устройством, второй вход которого подключен к вы4р ходу трехвходового элемента И канала реперного излучения, а выход — к входу таймерного счетчика.

2. Способ настройки толщиномера покрытий, заключающийся в том, что

45 выбирают не менее двух контролируемых образцов с равными значениями толщины покрытия и различной толщиной основания, направляют на них последовательно излучение источника толщиномера, производят счет электрических импульсов в каналах реперного и флуоресцентного излучений, по величине которых корректируют состояние блоков предварительной установки числа в реперном и,флуоресцентном каналах, отлич ающий ся тем, что, с целью повышения произ Воднтельности процесса настройки, до облучения выбранных образцов с по1469349

Составитель В. Парнасов

Редактор Т. Парфенова Техред М.Дидык Корректор M. Максимишинец

Заказ. 1348/46 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 крытием излучением источника толщиномера подают на вход таймерного счетчика импульсы от генератора стабильной частоты, выбирают не менее двух кон" трольных образцов без покрытия с ос5 нованиями различной толщины, поочередно облучают их излучением источника толщиномера, изменяют состояние блока предварительной установки числа в канале флуоресцентного излучения с одновременной регистрацией до момента сравнения результатов измерений от выбранных контрольных образцов без покрытия, подают на вход таймерного счетчика импульсы канала реперного излучения, .поочередно облучают выбранные образцы с покрытием излучением источника толщиномера, изменяют состояние блока предварительной установки числа в канале реперного излучения с одновременной регистрацией электрических импульсов до момента сравнения результатов измерений от выбранных образцов с покрытием.