Устройство измерения линейных размеров образца Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

со со

N5

СО

а te

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости эрозии твердого тела, контактирующего с химически активной или инертной газовой средой в нейтральном или ионизированном состоянии.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва путем обеспечения измерения скорости эрозии поверхности твердого тела в процессе воздействия на него корпускулярными потоками.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая алгоритм обработки информационного сигнала.

Устройство содержит источник 1 инфракрасного излучения, последовательно расположенные по ходу излучения коллиматор 2 и светоделительную призму 3, предназначенную для разделения инфракрасного излучения На взаимно перпендикулярные первый и второй пучки. Светоделительная призма 3 герметично встроена в переднюю стенку вакуумной камеры 4, в которой размещен по коду второго пучка дер- ;й:атель 5 образца 6. В вакуумной камере А размещен корпускулярный источник 7, предназначенньй для формирования корпускулярного потока, воздействующего на образец 6. По ходу цер- вого пучка размещен растровый фотоэлектрический преобразователь 8, чувствительный к длине волны инфракрасного изл гчения. Устройство также содержит двухмерньй выходной прибор 9 и электронную схему обработки сигнала, включающую программируемый счетчик 10, последовательно соединенные лин ию 11 задержки, схему И 12, электронный ключ 13 и блок 14 вычислений. Сигнальный выход и выходы кадровой и строчной разверток фотоэлектрического преобразователя 8 соединены со входами двухмерного выходного прибора 9.

Выход строчных синхроимпульсов фотоэлектрического преобразователя 8 подключен ко входам программируемого счетчика 10 и линии 11 задержки. Вьпсод кадровых синхроимпульсов фотоэлектрического преобразователя 8 подключен ко второму входу программируемого счетчика 10. Первый и второй входы схемы И 12 подключены к выходам программируемого счетчика 10 и линии 11 задержки. Второй вход электронного ключа 13 подключен к сигнальному выходу фотоэлектрического преобразователя 8..

Устройство работает следующим образом.

Инфракрасное монохроматическое излучение от источника 1 поступает на коллиматор 2. Расширенный пучок параллельных инфракрасных лучей с коллиматора 2 поступает на светоделительную призму 3. Часть лучей падает

на образец 6, закрепленный в держателе 5 образца. Падающий на образец 6 пучок параллельных инфракрасных лучей частично отражается от передней стенки образца, а другая часть - от

задней его стенки. Отраженные от передней и задней стенок образца 6 лучи интерферируют и интерференционная картина несет информацию о состоянии поверхностей передней и задней стенок образца 6. Поверхность передней стенки образцов является опорным зеркалом интерферометра. Интерференционная картина меняется (смещается либо искривляется) с перемещением задней

стенки образца 6. Перемещение поверхности задней стенки образца 6 будет происходить из-за эффекта эрозии этой поверхности под воздействием корпускулярного потока, поступающего от корпускулярного источника 7. Светоделительная призма 3 проецирует интерференционную картину на растровый фотоэлектрический преобразователь 8, в котором оптическое изображение,

несущее информацию о поверхности образца 6, преобразуется в электрический сигнал. С изменением интерференционной картины (т.е. по скорости перемещения ее полос) определяется скорость эрозии образца. Если образец подвергается эрозии неравномерно по поверхности, то интерференционные линии на выходном дисплее фотоэлектрического преобразователя 8 искривЛЯЮТСЯ .

По искривлению интерференционных

полос контролируются места неравномерности эрозии образца 6 и рельеф его поверхности, подвергаемьй эрозии. Для выбора оператором координат х.; и. у. характерной lj-й точки по наблюдаемой динамической интерференционной картине U9(x,y,t) служит двухмерный выходной прибЗр9(фиг.2).

Скорость V;- (t) эрозии автомэтичес- ки измеряется устройством в характерной точке с координатами х; и у- после программирования счетчика 0 и линии 11 задержки. Программирование сводится к тому, что в регистр памяти сяетчика 10 вводится цифра, пропорциональная номеру i строки растра с координатой Х , а задержка линии 11 устанавливается по условию r,,y;/Vp, где VP - скорость разверт ки строки. При этом на выходе логической схемы И 12 периодически вьща- ются импульсы с периодом повторения, равным периоду кадров растровой развертки фотоэлектрического преобразователя 8. Эти импульсы появляются . в моменты времени tK, когда развертка i-й строки растра достигает точку с горизонтальной координатой vj (фиг. 2). При этом на выходе электронного ключа 13 формируется импульсы напряжения, амплитуда которого

5

10

Формула изобретени

Устройство измерения линейных ра меров образца, содержащее источник инфракрасного излучения, предназначенный для формирования излучения, прозрачного для образца, оптически связанные с ним коллиматор и свето- делительную призму для распределени потока излучения на взаимно перпендикулярные первый и второй пучки, вакуумную камеру, расположенные в ней держатель образца и корпускулярный источник, растровый фотоэлектричес- 15 кий преобразователь, расположенный ,по ходу первого пучка излучения, двухмерный выходной прибор и блок вычислений,сигнальный выходки выходы кадровой и строчной разверток ра стрового фотоэлектрического преобра зователя соединены с соответствующими входами двухмерного выходного прибора, отличающееся тем, что, с целью расширения функ20

равна Ug (х;,у; jt). Таким образом, 25 циональных возможностей путем обесвременная зависимость интерференционной картины в характерной ij-й точке с координатами к.; и у- преобразуется в последовательность импульсов с пепечения дополнительно с измерением толщины образца динамического измере ния скорости его эрозии, оно снабжено программируемым с четчиком, управ

Формула изобретения

Устройство измерения линейных размеров образца, содержащее источник инфракрасного излучения, предназначенный для формирования излучения, прозрачного для образца, оптически связанные с ним коллиматор и свето- делительную призму для распределения потока излучения на взаимно перпендикулярные первый и второй пучки, вакуумную камеру, расположенные в ней, держатель образца и корпускулярный источник, растровый фотоэлектричес- кий преобразователь, расположенный ,по ходу первого пучка излучения, двухмерный выходной прибор и блок вычислений,сигнальный выходки выходы кадровой и строчной разверток растрового фотоэлектрического преобразователя соединены с соответствующими входами двухмерного выходного прибора, отличающееся тем, что, с целью расширения функ

циональных возможностей путем обеспечения дополнительно с измерением толщины образца динамического измерения скорости его эрозии, оно снабжено программируемым с четчиком, управ

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения скорости эрозии поверхности твердого тела. Инфракрасный поток излучения падает на переднюю и заднюю поверхности образца 6. Отрагкенные от поверхностей лучи дают интерференционную картину, которая с помощью фотоэлектрического преобразователя 8 преобразуется в электрический сигнал. Информация о любой точке поверхности формируется на дисплее фотоэлектрического преобразователя 8. Скорость эрозии поверхности твердого тела определяется в блоке 14 вычислений. 2 ил. 5 (О

риодом, равным периоду кадровой раз- 30 ляемой линией задержки, логическим

вертки, и амплитудой, равной момент- в (xi-,,tK), где

t

ным значениям U,

,(ij)

и

&

1х;

,Vi

Af)+P.cos V(x;,y- ,)dt,

о

где А - формовая амплитуда, источником которой являются как собственный шум фотоэлектрического преобразователя 8, так и излучение образца 6 на волне (практически Адё:(0,01- 0,)6)А).

В блоке 14 вычислений вычисляется величина толщины образца и скорость ее измерения, т.е. скорость эрозии:

Дм (t ) 77Г агссоэ

rui (t)-A,l

|где d

4 ir --- L A (t) - временная зависимость

толщины образца 6 в точке с координатами X; и у. : .. 1г /-j- 9 Г 91 и« . (t )-Ао

. 47 ° - -1- элементом И, электронным ключом, входы программируемого счетчика и управляемой линии задержки соединены с выходом строчных синхроимпульсов

растрового фотоэлектрического преобразователя, выход кадровых синхроим- пульсов которого соединен с входом сброса программируемого счетчика, входы логического элемента И соединены с выходами программируемого . счетчика и управляемой линии задержки соответственно, вход управления электронного ключа соединен с выходом логического элемента И, другой

его вход г с сигнальным выходом растрового фотвдэлектричёского преобразо- вателя, выход электронного ключа соединен с входом блока вычислений, светоделительная призма герметично

встроена в вакуумную камеру, держатель образца установлен между корпускулярным источником и светоделитель- ной призмой по ходу второго пучка излучения.