Рефлектометр для измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЩ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к est. свид-ву(22) Заявлено 200881 (21) 33337б3/25-28 с рисоединеииемзаявки М» (23) Приоритет—

Опубликовано 07.0183. Ьоллетеиь М 1

Сеюэ Советских

Сециалистических рескублик (iq987381 (И) М.йа.з

6 01 В 11/30

ГесударстаенйыЯ ноиятет

СССР не хеааи нзобретеннЯ я еткрктнЯ (531УДК 531. 715. ъ27(088.8) Дата опубликования описания 020183,К.А. Обрадович, Ю.Н. Попов и Ф.И/ Долодухо

Eg Й 1",у," . (72) Авторы изобретения

-- ;:

Всесоюзный научно-исследовательский ййощтут метрологической службы (73) Заявитель (54) PECJIEKTOMETP ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАИЕТРОВ

ШЕРОХОВАТОСТИ СВЕРХГЛАДКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к кзмерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения параметров шероховатости сверхгладккх поверхностей.

Известен рефлектометр для измерения параметра шероховатости (сред-него квадратического отклонения высот неровностей) сверхгладких поверхнос- О тей, содержащий лазер, освещающий под углом 8 измеряемую поверхность, два приемника. излучения, находящиеся в плоскости падения, на одни кэ которых попадает зеркально отраженный световой поток, а на второй - 15 световой поток, отраженный под углом,,.цулкчным от зеркального, и электронно-измерительный блок Щ . Недостатками этого рефлектометра являются наличие образца сравнения и возможность измерять только один параметр шероховатостк.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является рефлектометр для измерения парамет- 2$ ,ров шероховатости сверхгладких поверхностей, содержащий источник моно« хроматического излучения, оптическую скстему, направляющую параллельный пучок излучения под острым углоМ ЗО

9е на измеряемую поверхность, два . приемника излучения с диафрагмами, расположенные в плоскости падения излучения, первый из которых — под углом 9, зеркального отражения, а второй - под углом 9а, отличным от угла 8 зеркального отражения, и электронно-измерительный блок обработки сигналов (2 .

Недостатком известного рефлекто;метра является невысокая точность измерения, поскольку измерение отраженных иотоков производится веонно» временно и при разных углах падения, что.служит причиной возникновения погрешности as-за нестабильности мсЩ- ности источника излучения и из-за изменения.-абсолютного коэффициента отраженна.

Цель изобретения - повышение точности измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей.

Указанная цель достигается тем, что рефлектометр для измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей снабжен модулятором, расположенным между источником моко- ,хроматического излучения и оцткчесicoN .системой, третьим приемником из .учения с диафрагмой, установленным

987381 в плоскости падения излучения под углом Р, отличным от углов g„ è ф, и нейтральными светофильтрами, расположенными перед диафрагмами.

На чертеже изображена принципиальная схема рефлектометра для измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей.

Рефлектометр содержит источник монохроматического излучения — ла,зер 1, модулятор, состоящий из жид- 1О кокристаллической ячейки 2, поляризатора 3 и блока 4 питания модулятора, оптическую систему 5, направляющую параллельный пучок излучения под острым углом Вл на измеряемую поверх- 5 ность 6, приемники 7-9 излучения с диафрагмами 10-12, расположенными в плоскости падения излучения, соответственно под углом 8 зеркального отражения, под углом 9, отличным от угла 8 зеркального отражения, и под углом 9>, отличным от углов Я» и Bg, нейтральные светофильтры 13.15, электронно-измерительный блок обработки сигналов, включающий селективный нановольтметр 16, переключатель 17, блок 18 интерфейсных плат и микропроцессор 19, зеркало 20.

Рефлектометр работает следующим образом.

Пучок монохроматического излучения, выходящий иэ лазера 1, модулируется модулятором, представляющим собой жидкокристаллическую .ячейку 2 с поляризатором 3, и оптической системой 5 З5 направляется под острым углом@ на измеряемую поверхность, Отраженное в трех направлениях излучение, пройдя через нейтральные светофильтры 13-15, попадает на приемники 7-9 излучения 40 с диафрагмами 10-12, расположенными в плоскости падения излучения, соответственно под углом 9< зеркального отражения, под углом 9<, отличным от углаig зеркального отражения, и 45 йод углом 9э, отличным от углов 44 и О . Приемники 7-9 излучения через переключатель 17 соединены с селективным нановольтметром 16 так, что измеряются два отношения потоков, «д отраженных под углами О и Q и

9 . Селективный.нановольтметр 16 может быть соединен через блок 18 интерфейсных плат с микропроцессором 19,. который служит для вычисле- у ния по двум измеренным отношениям сигналов параметров шероховатостисреднего квадратического отклонения высот неровностей и интервала корреляции. Наклонное зеркало служит для О направления пучка лучей от автоколлимациойной трубки (не показана) на измеряемую поверхность. Это необходимо при измерении параметров шероховатости крупногабаритных изделий, когда рефлектометр устанавливается 63 над измеряемой поверхностью так, чтобы его ось 00 была перпендикулярна к ней.

Наличие трех приемников излучения в плоскости падения позволяет одновременно измерить отраженные в трех направлениях потоки при постоянном угле падения излучения на измеряемую поверхность и повысить точность измерения параметров шероховатости, так как исключается погрешность эа счет нестабильности мощности источника излучения. Наличие нейтральных светофильтров позволяет измерять отличающиеся в несколько раз по величине, потоки в пределах одной шкалы электронно-измерительного блока и исключить погрешность за счет нелинейности, что в конечном итоге также увеличивает точность измерения параметров шероховатости. Низкочастотный модулятор на базе жидкокристалличес« кой ячейки малогабаритен, экономичен и позволяет повысить отношение сигнал-шум, что весьма существенно при измерении слабых потоков.

Формула изобретения

Рефлектометр для измерения параметров шероховатости сверхгладких поверхностей, содержащий источник монохроиатического излучения, оптическую систему, направляющую параллельный пучок излучения под острым углом 9л на измеряемую поверхность, два приемника излучения с диафрагмами, расположенные в плоскости падения излучения, первый из которых— под углом &лзеркального отражения, а второй - под углом В,.отличным от угла Д„ зеркального отражения, и электронно-измерительный блок обработки сигналов, о т л и ч а ю щ и и " с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен модулятором, расположенным между источником монохроматического излучения и оптической системой, третьим приемником излучения с диафрагмой, установленным в плоскости падения излучения под углом 9, отличным от углов Ол и 9, и нейтральными светофильтрами, расположенными перед ди:..афрагмамии, ИстОчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Hlldebrand В.Р., Gordon R.L., Allen Е.Ч. "Instrument for measuring

the roughness of supersmooth surfa"

res" — Applyed Optic, v. 13, Р 1, 1974, р. 177-180.

2. Авторское свидетельство СССР

9 815492, кл. G 01 В 11/30, 1979 (прототип).

987381

Составитель Л. Лобэова

Редактор A. Шишкина Техред, M.Åocòêê

Корректор О. Билак

Подписное Заказ 10277/25 Фирак 660

ВНИИПИ Государствейного коьытета СССР по делам нэобретеннй н открытий

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

Филиал ппп "патент", r. Уагород, ул. проектная, 4