Устройство для анализа интерферограмм Советский патент 1986 года по МПК G01B21/08 

ничных импульсов через ключ 5 запуска обнуляет триггер 7, регистры 3 и 14 сдвига, счетчик-делитель 16 и счетчик 17 максимумов, подготавливая их к работе, Включается переключателем 3 генератор 2 импульсов. Сигнал, представляющий собой им те грамму поступает на детектор 1 максимумов, При появлении на входе детектора 1 максимумов первого максимума интер- ферограммы на его выходе формируется импульс, формирующий разрешающий потенциал на выходе триггера 7 и за- письшающий 1 в регистр 13 сдвига. Последующие максимумы первого максимума интерферограммы записьшаются в регистр 13 сдвига, после чего сдвигаются в следующие разряды регистра до появления 1 на выходе 1 регистра 13 сдвига. При этом в счетчик- делитель 16 и счетчик 17 максимумов записывается 1, При появлении следующих максимумов интерферограммы в счетчик 17 максимумов записьгоается

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных приборах,, работающих на интерференционном принципе, например в приборах для автоматизированного дистанционного контроля толщины нефтяной пленки на водной поверхности.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет адаптивного слежения за длительностью периода интерферограмм и соответствующего изменения режима работы счетчика, а также за счет исключения ложных максимумов-выбросов в областях интерференционных максимумов.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства

Устройство (фиг,1) содержит детектор I максимумов, генератор 2 импульсов, переключатель 3, формирователь 4 одиночных импульсов, ключ 5 запуска, первый элемент ИЛИ 6, триггер 7, элементы 8 и 9 задержки, элемент И 10, второй II и третий 12 элементы И.ПИ, первый 13 и второй 14 п-разрядчисло, равное числу появившихся максимумов интерферограммы. Ложные максимумы, присутствующие в периоде каждого максимума интерферограммы, не записьгааются в счетчик 17 максимумов благодаря блокированию генератора 2 импульсов триггером 7 и обнулению .регистра 13 сдвига каждый раз по появлении I на группы 15 из п элементов 2И-ИЛИ. Обнуление триггера 7 и регистра 13 сдвига происходит через элементы ИЛИ 6 и 11 соответственно. Увеличение периода интерферограммы по мере уменьшения толщины пленки учитьтается с помощью второго регистра 14 сдвига, записьшающего 1 в следующий разряд по сигналу переполнения со счетчика-делителя 16 и открьшающего следующий элемент 2И-ШШ из группы 15 элементов. Переполнение счетчика-делителя 16 происг ходит каждый раз после под - счета m периодов интерферогра - ммы. 2 ил.

ные регистры сдвига, группа I5 из п элементов 2И-ИЛИ, счетчик-делитель 16 и счетчик 17 максимумов.

Выход детектора 1 максимумов соединен с информационным входом триггера 7 и через первый элемент 8 задержки соединен с информационным входом первого регистра 13 сдвига, Формирователь 4 одиночных импульсов через ключ 5 запуска связан с вторыми входстгии первого 6 и второго I 1 элементен ШИ, входами начальной устант)вки второго регистра 14 сдвига и счетчика-делнтеля 16, через второй элемент 9 задержки - с информационным входом второго регистра 14 сдвига и через первый вход третьего элемента 12 ИЛИ- с тактовым входом второго регистра 14

Сдвига. Второй вход третьего элемента 12 ИЛИ подключен к выходу переполнения счетчика-делителя 16, каждый i-й разряд второго регистра 14 сдвига соединен с первым входом i-ro

элемента группы 15 из п элементов 2И- 1ЛИ, второй вход каждого i-ro элемен г а группы 5 из п элементов

31

2И-ИЛИ подключен к i-му выходу первого регистра 13 сдвига.

Выход группы 15 элементов 2И-ИЛИ подключен к тактовым входам счетчика делителя 16,-счетчика 17 максимумов и через первый 6 и второй 11 элементы ШШ соединен соответственно с входами начальной установки триггера 7 и первого регистра 13 сдвига.

Измерительное устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг. 1) переключатель 3 разомкнут, формирователь 4 одиночных импульсов (например вьтолненный в виде интегрирующей КС-цепи) подключен к источнику напряжения (не показан),а в счетчике-делителе 16 установлен требуемый коэффициент деления т. В регистре 13 сдвига выходы 1, 2, ..., п выполнены че- рез различное количество разрядов, например, вьшоды сделаны с А, 8, 16, 32 разрядов регистра сдвига, причем отношение количеств разрядов от входа до (k-bl)-ro выхода первого регист ра 13 сдвига равно отношению периодов интерферограммы для (k+l)-ro и km-ro максимумов, где m - коэффициент деления счетчика-делителя 6,

Нефтяную плёнку на воде облучают лазерным лучом с помощью редуктора (например мощным световым лучом), изменяют толщину пленки от измеряемой до нулевой толщины и при имают отраженный лазерный луч с помов1ью фотоприемника (не показано), Сигнал с выхода фотоприемника представляет собой интерферограмму 18 (фиг, 2), которая поступает на вход детектора 1 максимума измерительного устройства.

Измерения начинаются с однократного нажатия ключа 5 запуска Пуск. При этом с выхода формирователя А одиночных Импульсов через кратковременно замкнутый ключ 5 импульс поступает через элемент ИЛИ 6 на установочный вход R триггера 7, через элемент ИЛИ 11 - на вход обнуления регистра 13 сдвига и непосредственно на входы обнуления счетчика-делителя 6 и счетчика 17 максимумов, а через элемент 9 задержки - на информационный вход S, и через элемент 12 ИЛИ - на тактовый вход С регистра IA сдвига, записав в первый раз- ,ряд 1 регистра 1А сдвига.

Потенциал с первого выхода регисра IA сдвига открывает вход первого

,

Q

0 5

..

0

5

0

5

1А ,4

элемента группы 15 элементов 2И-ШШ. После этого переключатель 3 устанавливается в замкнутое состояние, подключая генератор 2 импульсов к элементу И 10, закрытому потенциалом с выхода триггера 7,

При появлении на входе детектора I максимумов первого максимума интерферограммы 18 (фиг, 2) на его выходе формируется первый импульс S , который поступает на вход S триггера 7. Триггер 7 срабатывает, сформировав на выходе разрешающий потенциал для элемента И 10, через который проходит тактовьм импульс на тактовый вход С регистра 13 сдвига, в который через вход Sj записьшается импульс St , поступивший от детектора 1 максимумов. Этот импульс при помощи тактовых импульсов продвигается в следующие разряды 1, 2, 3, ... и т.д. регистра 13 сдвига и если на его вход S, по- . ступают импульсы 5, ( } ° тоже последовательно записьшаются в первый разряд, после чего сдвигаются в следующие разряды до первого выхода 1 (фиг. 2; 19) в пачке импульсов во время первого максимума интерферограммы.

При сдвиге импульса S,, в разряд 1, являющийся первым выходом регист ра 13 сдвига, его передний фронт через открытый первый элемент группы 15 элементов 2И-ИЛИ воздействует на счетные входы счетчика-делителя 16 и счетчика 17 максимумов, через элемент 6 1-ШИ опрокидьшает триггер 7, закрью элемент И 10, а через элемент ИЛИ 11 устанавливает регистр 13 сдвига в нулевое cocтoяниeJ обнулив его содержимое. Следовательно, до начала следующего периода интерферограммы на регистр 13 сдвига не поступают тактовые импульсы сдвига и ок находится в обнуленном состоянии.

При пост ттлении с выхода импульсного детектора 1 максимумов пачки импульсов 05,( сформированной в области второго максимума интерферограммы, первый импульс S опрокидывает триггер 7, который разрешает запись этой пачки импульсов в регистр 13 сдвига и их сдвиг до второго выхода (выход 2)j после чего первый импульс 5„ второй пачки импульсов возвращает триггер 7 в исходное состояние, обнуляет регистр 13 сдвига, а содержимое счетчиков 16 и 17 увели

чивается на единицу. Так как сигнал на входе детектора I максимумов за один измерительный цикл имеет вид квазигармонической функции с увеличивающимся в 50-70 раз периодом (фиг. 2; 18)j вблизи последних в цикле интерференционных экстремумов увеличивается длительность пачки и количество импульсов в ней (фиг 2; 19).

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы выполнялось соотношение (, Т; в любой момент времени t; при свойстве сигнала (фиг. 2; 19 и 20), где Т - период, Г - длительность пачки. Следовател1 но, необходимо соответственно изменять емкость регистра 13 сдвигаS т.е. количество разрядов от его входа до выхода. Это достигается тем, что через m максимумов в счетчике-делителе 16 Наступает переполнение и импульс с выхода Р подается через злемент ИЛИ 12 на тактовый вход регистра 14 сдвига, в котором 1 сдвигается в следующий разряд, открывая соответствующий вход в группе 15 элементов 2И-ИЛИ..

Благодаря этому в течение га максимумов в регистре 13 сдвига открыт первый выход , затем в течение следующих m макс1-1мумов - второй вы- ход 2 и так далее до выхода п, пр котором в регистр 13 сдвига может быть записана пачка импульсов максимальной ожидаемой длительности (например 64 такта),

Таким образом, на счетный вход счетчика i 7 максимумов поступает токо один первый импульс S , от каждой пачки импульсов, т.е. от каждого i-ro максимума при любой длтельности i (фиг. 2| 20), Благодаря этому достигается высокая точность измерений количества максимумов ин- терферограммы, так как исключается счет ложных максимумов выбросов и не пропускаются при счете интерфереционные максимумы, причем высокая точность достигается практически во всем диапазоне изменения толщин пленок .

,. 5 ,

5

0

5

Ф о, р у л а изобретения

Устройство для анализа интерферо- грамм, содержащее детектор максимумов,, генератор импульсов, переключатель , элемент И, счетчик максимумов, элемент ШШ, триггер, ключ запуска, формирователь одиночных импульсов, соединенный через ключ запуска с установочным входом счетчика максимумов,, вход детектора максимумов является входом устройства, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено первым регистром сдвига с п выходами, счетчиком-делителем, вторым и третьим элементами ИЛИ, первым и вторым элементами задержки, группой из п элементов 2И-ИЛИ, вторым п-разряд- кым регистром сдвига, каждый i-й разряд которого соединен с первым входом i-ro элемента группы элементов 2И-ИШИ,, второй вход каждого i-ro элемента группы элементов 2И-ШШ подключен к i-му выходу первого регистра сдвксга, выход группы из п элементов 2И-ИЛИ подключен к тактовым входам счетчика-делителя, счетчика максимумов и через первый и второй элементы ИЛИ соединен соответственно с входами начальной установки триггера и первого регистра с,двига5 выход детектора максимумов соединен с информационным: входом триггера и через первый элемент задержки - с информационным входом первого регистра сдвига, выход ключа запуска подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, входам начальной установки второго регистра сдвига и счетчика- делителя, через второй элемент задержки - к информационному входу второго регистра сдвига и через первый вход третьего элемента ИЛИ - к тактовому входу второго регистра сдвига, второй вход третьего элемента ILTIi соединен с выходом переполнения счетчика-делителя, выход генератора импульсов через переключатель и первый вход элемента И подключен к тактовому входу первого регистра сдвига, второй вход элемента И подключен к выходу триг ера, а выход счетчика максимумов яБЛяется выходом устройства.

fnUH

Редактор А. Козориз

Составитель Ю. Петраковский Техред О.Сопке

Заказ 3078/АЗТираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитет СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. г

Корректор Е, Сирохман