Устройство накопления и обработкииНфОРМАции Советский патент 1981 года по МПК G01D5/245 

1

Устройство накопления и обработки информации, например, к рациоиаотопным толщиномерам покрытий, предназначено для накопления и обработки информации в цифровом виде в процессе измерений радиоизотопными, преимущественно переносными, приборами различного назначения.

Особенностью таких приборов является .нелинейная зависимость измеряемой величиной и результатом измерения.

Известны устройства накопления v обработки информации, в которых имеется линеаризация зависимости результатов измерения от измеряемой величины llНедостатком таких устройств является сравнительно узкий диапазон величин, в котором возмон на линеаризация.

Известны устройства накопления и обработки информации, обеспечивающие высокую точность обработки информации в цифровом виде 2.

Однако они имеют достаточно сложную схему, не позволяющую использовать их в переносных приборах и простых приборах технологического контроля.

Наиболее близким техническим реше- . нием к предлагаемому является устройство накопления и обработки информации, например, к радиоизотопным толщиномерам покрытий, содержащее накопительный счетчик, генератор импульсов, таймер, связанный с входным вентилем, блокирующий вентиль, а также две пересчетные схемы з.

Отличительной особенностью описываемого устройства является возможность обработки накапливаемой в процессе измерений информации по формуле:

V + O,5

(Г)

+ О .Згде к - толщина покрытия; 01 - константа;

и--1 Jo погок рассеянного излучения; 3-- поток рассеянного излучения для слоя насыщения. Результат измерения, полученный с помощью описанного регистратора, пропорционален измеряемой толщине покрытия с нелинейностью в конце диапазона от О до 0,6 не хуже 3%, Недостатком данного устройства является сравнительно не высокое его быстродействие, так как процесс накопления и обработки в нем результатов изме рений осуществляется циклически. Так, например, в течение первого цикла набора импульсов в накопительном счетчике регистрируется число импульсов, пропорциональное только первому слагаемому выражения (I). При втором и т-ретьем циклах, накапливаются в накопительном счетчике импульсы, число которых пропорционально остальным слагаемым. Таким образом, полное время измерения равно v.3H-%- S где . - длительности, соответственно первого, второ го и третьего циклов измерения. Следует подчеркнуть, что для получения необходимой статистической погрешности измерения было бы достаточно Вре мени набора i. . Следовательно, временные интервалы работы регистратора t и -bj уже в данном случае не влияют на величину статистической погрешности измерения, а являются просто необходимыми для данной аппаратурной реализации выражения (1). Цель изобретения - повышение быстро действия обработки информации в радиоизотопных толщиномерах покрытий при сохранении точности в широком диапазон измерений и достаточной простоты схемы Это достигается тем, что в устройст- :во введены многовходовая логическая сх ма ИЛИ, два формирователя импульсов, присоединенные к выходу входного венти ля, и триггер управления, каждый вход которого связан с одним из выходов пер , счетных схем, при этом выход формирователя соединен непосредственно с входом схемы ИЛИ, выход второго фор мирователя - с другим входом схемы ИЛИ через блокирующий вентиль, управля ющий вход которого связан с .выходом триггера управления и входом второй пересчетной схемы, счетный вход которой связан с генератором импульсов, при этом счетный вход первой пересчетной схемы присоединен к выходу входного вентиля, а выход схемы ИЛИ к входу накопительного счетчика. Конструктивное осуществление устройства представлено на чертежах. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы отдельных блоков, на фиг. 3 - блок-схема одного из вариантов устройства. Устройство содержит датчик 1, входной вентиль 2, таймер 3, накопительный счетчик 4, генератор 5,5 импульсов, триггер 6,6 управления, блокирующий , два формирователя 8 и вентиль 7,7 пересчетные схемы Ю, 9 импульсов. 10, 11, И и многовходовую логическую схему ИЛИ 12. Устройство работает следующим образом. В исходном положении входной вентиль 2 и блокирующий вентиль 7 закрыты, а триггер 6 управления, счетчик 4 и пересчетная схема 1О находятся в нулевых .состояниях. При наличии разрешающего сигнала таймера 3 через входной вентиль 2 на, чинают поступать импульсы с датчика 1 со скоростью счета п (имп./с), которые попадают одновременно на формирователи 8 и 9 и пересч9тную схему 10. При этом формирователи 8 и 9 формируют по одному импульсу из каждого входного импульса по его фронтам (фиг. 2), а пересчетная схема 10 осуществляет непрерывный (в течение времени измерения ) пересчет входных импульсов с коэффициентом пересчета К . В течение времени Т, происходит также накопление импульсов в накопительном счетчике 4, поступающих с выхода формирователя 8. Сигнсш с выхода перес- четной схемы Ю изменяет состояние триггера 6 управления, который дает разрешение на прохождение импульсов с выхода формирователя 9 через вентиль 7 управления в накопительный счетчик 4, а также на заполнение пересчетной схемы 11 импульсами генератора 5 частотой fp . При этом прохождение импульсов через вентиль 7 будет осуществляться только в течение времени Т, обусловленного набором импульсов в пересчетной схеме 11 и прекращается по его заполнении, так как в момент заполнения пересчетной схемы 11 изменяет свое состояпис триггер упраЕУге 1ия (возвращает ся в исходное нулевое состояние), кото рый закрывает вентиль 7 и сбрасывает пересчетную схему 11 в нулевое состояние, в котором она находится до моме та заполнения пересчетной схемы 10. За время Т,.в накопительном счет чике 4 будет накоплено N импульсов поступивших с выхода формирователя 8 . . За время Т пересчетная схема 1О изменит состояние триггера управления гл раз: N .JlIvAlNL -- --и в накопительный счетчик 4 дополнительно поступит в отрезки времени f через блокирующий вентиль 7 (где V время заполнения второй пересчетной схемы) N импульсов, K, Таким образом, в накопительном счетчи ке 4 за время зарегистриро вано всего N импульсов: .(h.|n)T Выбор величин К н и происходят, исходя из необходимого диапазона скорост ного счета. Если v - минимальная скорость счета, а .,ху,с максимальная скорость счета, то . тлхлнНин Обычно в большинстве случаев наличие второго члена обеспечивает нужную точность. В самом деле, если реализуется выражение Ох V 0,5 j C-fIi то нелинейность на конце диапазона изменения Ох от О до 0,4 составляет 2%. Однако в ряде случаев имеется необходимость проводить измерения в более шир ком диапазоне при сохранении или повышении точности. Эти требования можно легко обеспечить путем простого наращи вания схемы еще одной группой элементов 5, 6, 7, 9, 10 и 11 (фиг. 3). В этом случае точность увеличивается за счет учета третьего члена ряда разложения (l . При этом выход блокирующего вентиля 7 (фиг. 3) соединен со свободным входом схемы ИЛИ, а вход формирователя 9 импульсов с выходом формирователя 8 импульсов основного устройства, а вход пересчетной схемы 10 с выходо блокирующего вентиля 7 устройства.Тогда в течение времени Ту, пересчетная схема 10 в дополнительной группе при заполнении произведет пере лючения триггера управления, входящего в группу, уп раз: 1. -к При этом дополнительно в накопительный счетчик поступит через блокирующий вентиль 7N-5, импульсов. . К , э гдеТ - время заполнения второй пересчетной схемы в дополнительной группе. Следовательно, в накопительном счет.чике в этом случае за время Т ,. будет .1MiM. накоплено N импульсов N ,-t-N, loT / MW Имеется принципиальная возможность путем наращивания схемы дополнительно третьей, четвертой и т. д. группой элементов 5, б, 7, 9, 10 и 11 учитывать 4-й, 5-и и т. д. члены ряда разложения. Как видно из изложенного, в предлагаемом устройстве повышение точности не приводит,.к потере бысгродойсгвия устройства. В то ж.е время данное устройство обеспечивает максимально возможное быстродействие, йбуслоапенное набором числа импульсов, необходимого для получения заданной статистической погрешности. Таким образом, преимуществом предлагаемого устройства является отсутствие необходимости затраты времени на обработку результата измерения, тпк как обработка результата пропсхоцит непосредственно в процессе набора импульсов, число которых определяется только требованиями статистики. Это преимуществ особенно сильно проявляется при измерении т&пщпны покрытия в условиях производства на потоке, где необходимо применять переносные приборы для измерения толщины покрытий на месте изготовления крупногабаритных деталей, и при этом результат измерения должен быть получен непосредственно без применения дополнительных вычислительных, устройств. Другим преимуществом является также возможность получения линейной зависимости между измеряемой величиной и результатом ее измерения радиопзотопным прибором, что позволяет градуировать прибор непосредственно в единицах измеряемой величины и отказаться от гшсгрпо-

НИН .градунровочного графика. Указанная линейная зависимость дает возможность при градуировке использовать минимальное число эталонов - три (для начала, середины и конца диапазона измерения),

что также является преимуществом перед существующими устройствами.

Предлагаемое устройство может быть реализовано с помощью серийно выпускаемых интегральных схем средней и большой степени интеграции. Стоимость такого устройства при использовании интегральных схем, например, серии 176 будет составлять 100-2ОО руб. Экономический эффект от применения

предлагаемого устройства в толщиномера покрытий получается за счет экономии времени измерения, что повышает производительность труда в 1,5-2 раза.

Данное устройство может применяться не только при измерении толщины покры тий, но и в других случаях, когда применяется радиоизотопный метод измерения, например при измерении толщины, плотности, при анализе состава.

Формула изобретения

Устройство накопления и обработки информации, например, к радиоизртопным толщиномерам покрытий, содержащее накопительный счетчик, генератор импульсов, тайМер, связанный с входным вентилем, блокирующим вентиль, а также две пересчетные схемы, о т л и ч а ющ е е с. я тем, что, с целью повышения быстродействия обработки информации, в него введены многовходовая логическая схема ИЛИ, два формирователя импульсов, присоединенные к выходу входного вентиля, и триггер управления, каждый вход которого связан с одним из выходов пересчетных схем, при этом выход одного формирователя соединен непосредственно с входом схемы , выход второго формирователя - с другим входом схемы ИЛИ через блокирующий вентиль, управляющий вход которого связан с выходом триггера управления и входом второй пересчетной схемы, счетный вход которой связан с генератором импульсов, при этом счетный вход первой пересчетной схемы присоединен к выходу вхоного вентиля, а выход схемы ИЛИ к входу накопительного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Коколевский В. И. и др. Способ линеаризации градуировочной кривой для абсорбционных методов анализа и его техническая реализация. Сб. Радиоционная техника. М., Атомиздат, 1974, вып. 10, с. 196.

2.Курочкин С. С. и др. Специализированные устройства цифрового накоплени и обработки информации. Сб. Ядерное приборостроение, М., Атомиздат, 1974, вып. 26, с. 127.

3.Авторское свидетельство СССР № 431395, кл. Q 01 D 1/06, 1972 {прототип).

бременные диаграммы работы ерориироватгпя

а - вводной импульс;

5-импульс на выходе (рормиро ателя 8;

Ъ-импулбс навылоде (рормирователя 3,

(puz.2