Устройство для сканирования металлодиэлектрических структур Советский патент 1990 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных размеров металлических структур, расположенных на диэлектрической основе.

Целью изобретения является уменьшение влияния температурной нестабильности окружающей среды и увеличение помехоустойчивости путем исключения нарушения балансировки устройства при воздействии дестабилизирующих факторов.

На чертеже изображена схема устройства для сканирования металло- диэлектрических структур.

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, соединенный с одной диагональю моста 2 переменного тока. Одно из плеч моста переменного тока представляет собой переменное сопротивление,, выполненное в виде е мкостного щупа 3, В качестве последнего может применяться, например, отрезок коаксиального кабеля. Другая диагональ моста 2 переменного тока соединена с первым 4 и вторым 5 детекторами, в частности пиковыми, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами линеари затора 6 Выход линеаризатора 6 чере интегратор 7 и усилитель 8 постоянного тока соединен с вторым плечом моста переменного тока, представляющим собой также переменное сопротивление, например варикап. К выходу линеаризатора б подключены первый (сигнальный), вход компаратора 9 и вход пикового детектора 10, выход которого через делитель 11 опорного напряжения связан с вторым (опорным) входом компаратора 9, Выход компаратора 9 является выходом устройства и через ключ 12 соединен с вторым (опорным) входом компаратора 9.

Устройство для сканирования метал лодиэлектрических структур работает следующим образом.

При прохождении емкостного щупа 3 над элементами метаплодиэлектричес кой структуры, например над металлическими проводниками координатной матрицы, над плоскими проводниками печатной платы, находящимися в зоне чувствительного щупа, происходит разбаланс моста 2 переменного тока. Высокочастотный сигнал разбаланса детектируется первым 4 и вторым 5 детекторами и поступает на входы диф

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ференциальной схемы линеаризатора 6. Последний предназначен для усиления сигнала и для устранения нелинейной зависимости выходного сигнала моста 2 переменного тока при измерении импеданса емкостного щупа 3. Импульсный сигнал колоколообразной формы с выхода линеаризатора 6 поступает на параллельно соединенные первый вход компаратора 9, вход пикового детектора 10 и вход интегратора 7. На выходе интегратора 7 выделяется постоянная составляющая импульсного сигнала, которая нормируется усилителем 8 постоянного тока. Выделенное напряжение управляет величиной второго переменного сопротивления в плече моста 2 переменного тока.

Таким образом, осуществляется самобалансировка моста 2 переменного тока. Время установления баланса определяется постоянной времени интегг ратора 7, которая выбирается заведомо большей периода следования импульсов с выхода линеариэатора 6. На выходе пикового детектора 10 выделяется постоянное, напряжение, равное амплитуде колоколообразных импульсов. Оно поступает на делитель 11 опорного напряжения, с выхода которого необходимый уровень напряжения, например 50% от амплитуды импульсов, подается на второй (опорный) вход компаратора 9. При превышении уровнем импульса на первом входе компаратора 9 опорного напряжения на его втором входе компаратор 9 срабатывает. Высоким уровнем сигнала с выхода компаратора 9 открывается ключ 12, снижая тем самым опорное напряжение на величину, несколько большую максимального уровня помех во входном сигнале. Таким образом обеспечивается необходимая помехозащищенность работы устройства за счет формирования гистерезисного режима работы компаратора 9. При непрерывном сканировании металлодиэлектрической структуры на выходе компаратора 9 формируются импульсы логического уровня, соответствующие моментам прохождения емкостного щупа над проводниками координатной матрицы или металлизированными дорожками печатной платы. Эти сформировэнные импульсы поступают на выход устройства и могут ,служить, например, в качестве стро- бирующих при записи координат проводников. При этом длительность импульсов несет информацию о ширине проводника.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить влияние температурной нестабильности окружающей среды и увеличить помехоустойчивость сканирования.

Ф о.р мула изобретения Устройство для сканирования метал- лодиэлектрических структур, содержащее мост переменного тока, в одно из плеч которого включено первое переменное сопротивление, генератор высокой частоты, емкостный щуп, первый и второй детекторы, линеаризатор и компаратор, генератор высокой частоты соединен с первой диагональю моста переменного тока, емкостный щуп подключен к плечу моста переменного тока с переменным сопротивлением, входы первого и второго детекторов

0

5

0

f.

присоединены к второй диагонали моста переменного тока, а выходы - к первому и второму входам линеаризатора, выход которого соединен -с первым входом компаратора, отличающееся тем, что, с целью увеличения термостабильности и помехоустойчивости, оно снабжено интегратором, усилителем постоянного тока, пиковым детектором, делителем опорного напряжения и ключом, в второе плечо моста переменного тока введено второе переменное сопротивление, к которому подключен выход усилителя постоянного тока, вход которого через интегратор связан с выходом линеаризатора и входом пикового детектора, выход которого-соединен с входом делителя опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом компаратора, и выходом ключа, вход которого соединен с выходом компаратора, являющегося выходом устройства.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - уменьшение влияния температурной нестабильности окружающей среды и увеличение помехоустойчивости путем исключения нарушения балансировки устройства при воздействии дестабилизирующих факторов. Устройство содержит генератор высокой частоты 1, мост 2 переменного тока,емкостный щуп 3, первый 4 и второй 5 детекторы, линеаризатор 6, интегратор 7, усилитель 8 постоянного тока, компаратор 9, пиковый детектор 10, делитель опорного напряжения 11 и ключ 12. Введение интегратора 7, усилителя 8 постоянного тока и второго переменного сопротивления в плечо моста 2 переменного тока позволяет осуществить автоматическую самобалансировку моста при влиянии внешних температурных факторов. Введение пикового детектора 10, делителя 11 опорного напряжения и ключа 12 позволяет сформировать "гистерезисный" режим работы компаратора 9. При этом величину гистерезиса выбирают больше уровня помех входного сигнала. 1 ил.