Цифровой измеритель толщины дви-жущЕгОСя МАТЕРиАлА Советский патент 1981 года по МПК G01B15/02 G01B7/04 

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и предназначено для автоматического измерения толщины слоев многослойных покрытий в процессе их нанесения.

Известно устройство для автоматического контроля толщины слоев многослойных покрытий в процессе их нанесения,содержащее радиоизотопные толщиномеры, построенные по автс«матической компенсационной.схеме с компенсацией, осуществляемой электродвигателями, и имеющие электрический выход на регистрирующие электронные потенциометры которые с целью исключения влияния на результаты измерений изменения толщины основы и скорости движения основы, достигаемых дискретным контролем одних if тех же точек основы до и после покрытия, снабжено приводимым в движение осио вой мершлл роликом, выпапнен1Ц11м в виде диска с прорезами, обеспеяивающего подачу сигнала на усилители, УПравлякяцие двигателями обратных связей толщиномеров с выходными реохордами, запоминающими обработаишде величины суммарных толщин, щетки которых подключены к регистрирующим. прибораг.1 LlJ. Однако это устройство-, менее надежно,точно и стабильно во времени по сравнению с цифровыми устройствами, измерения в нем производятся не непрерывно, а дискретным контролем одних и тех же точек основы до и после покрытия, при этом следующее измерение основы без покрытия для учета ее толщины при дальнейших изменениях воз0можно только после того,когда предыдущая точка измеренной основы пройдет под толщиномерами, измеряющими первое и второе покрытие, и при больших временах запаздывания, существенно

5 превыщакщих постоянную времени измерейия, участки материала длиной от первого до последнего толщиномера практически не контролируются. Кроме того, это устройство также не

0 учитывает изменение скорости перемещения измеряемого материала.

Наибсхлее близким к предлагаемому по техническому решению является одИоканальное устройство для измере5ния тагацииы слоев покрытий движущихся материалов, содержащее измерительный датчик, элемент И, счетчик- времени измерения, управляющий блок, измерительный, счетчик, датчик

0 перемещения измеряемого

материала, счетчик времени наполне нйя заданного количества импульсов ri управляемый делитель частоты. Это устройство обеспечивает усреднение измеряемой величины не по времени, а по длине измеряемого материала, путем учета скорости перемещения измеряемого материала 12J.

Однако в этом устройстве.не учитывается транспортное запаздывание.

Цель изобретения - обеспечение непрерывного измерения толщины слоев многослойных покрытий движущегося материала.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель толщины движущегося материала введены канальа измерения, каждый из которых включае в себя измерительный датчик, элемент И, управляемый делитель частоты и измерительный .счетчик, причем все каналы, кроме первого и последнего,содержат два измерительных счетчика, к выходам измерительного счетчика первого канала и вторых измерительных счётчиков остальных каналов, за исключением последнего,подключены регистры сдвига, установочные входы первых измерительных счетчиков всех каналов, начиная со второго, подключены к выходам регистров сдвига, а выходы соединены с блоками оперативной памяти, вторые входы которых связаны со вторым выходом управляющего блока, входы записи, переписи и сдвига регистров подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам блока управления. На чертеже представлена структурная схема цифрового измерителя толщины движущегося материала.

Измеритель содержит измерительные датчики 1, элементы И 2, управ.гляющйй блок 3, счетчик 4 времени измерения, измерительные счетчики 5,. датчик 6 скорости перемещения измеряемого материала, измеритель 7 периода управляемые делители 8 частоты регистры 9 сдвига, блоки 10 оперативной памяти.

Предлагаемый цифровой измеритель работает следующим образам.

Датчик б скорости перем«цения , измеряемого материала: вырабатывает импульсный сигнал, частота повторения которого jf линейно зависит от скорости движения измеряемого материала V „ . ,

.где А - коэффициент пропорциональности.

Этот сигнал пересчитывается на коэффициент К(к 1,2...)в измерителе 7 периода и подается на счетчик 4 времени измерения, который заполняется через время измерения

.

где N4 объем счетчика 4 времени измерения.

За время измерения под датчиком 6 скорости перемещения измеряемого материала, а также под измерительными датчиком 1 пройдет следующая длина измеряемого материала:

..V.T.На выходе измерителя периода 7 получаем код числа t, пропорционального периоду частоты f сигнала, вырабатываемого датчиком 6 скорости перемещения измеряемого материалаКн K

Поскольку выходы измерителя 7 периода соединены со входами установк коэффициентов пересчета управляемых делителей 9 частоты, то коэффициент пересчета делителей 8 частоты будут равны числу t.

За время измерительного цикла, пока сигналом с первого вьрода управляющего блока 3 элемент И 2 поддерживаются в открытом состоянии в измерительных счетчиках 5 записывется результат измерения

N -|--T N4 в,

где Я - средняя частота импульсов на выходе соответствующего измерительного датчика 1, функционально связанного с измеряемым параметром.

При этом результат измерения будет усреднен не за постоянное время измерения Т, а на постоянном по длине участке измеряемого материала L и не будет зависеть от скорости перемещения измеряемого материала. Измерительные датчики устанавливают так, чтобы между первым и вторым, вторым и третьим и т. д. размещалос целое число участков усреднения L , а объем соответствующего регистра сдвига 9 выбиргиот пропорциональным этому числу.

По окончании времени очередного цикла измерения сигнал с первого вы хода управляемого блока 3 закрьшает элементы И 2, сигнал со второго выхода управляемого блока 3 производит запись результата с соответствующих измерительных счетчиков 5 в младшие разряды регистров сдвига 9 и в блоки оперативной памяти 10. Сигнал с третьего выхода управляющего блока 3 переписывает в обратном коде результат со старшего разряда регистров сдвига 9 в измерительные счетчики 5. Сигнал о четвертого выхода управляющего блока производ;ит сдвиг результата, записанного в младших разрядах регистров сдвига 9 на один шаг в сторону старших разрддов. Одновременно с этим сигнал с первого выхода управляющего блока открывает элементы И 2 и начинается следующий цикл измерения. Таким образом, перед началом измеритель- ного цикла, в течение которого под первым измерительным датчиком 1 проходит и -ый участок усреднения, в измерительном счетчике 5 второго канала в обратном коде записывается результат измерения толщины основы на (И - К) -том участке усреднения, где к - число участков усреднения между датчиком 1, измеряющим толщину основы без покрытия, и датчиком 1,.измеряющим толщину основы с первым слоем покрытия, ав . измерительном счетчике 5 третьего, канала в обратном коде записывается .результат измерения основы и первого слоя покрытия на ( и- К - -ш ) - ом участке усреднения, где км - число участков усреднения между датчиком 1, измерякмцим толщину основы без покрытия и датчиком 1, измеряющим толщину основы с первым и вторым слоями покрытия и т. д. По окончании времени измерения в измерительном счетчике 5 первого канала записывается результат измерения толщины основы hго участка, во втором измерительном счетчике 5 второго канала записывается результат измерения толщины основы и первого слоя покрытия на(и-К)ом участке, а в первом счетчике 5 результат измерения первого слоя покрытия на этом участке, и в .измерительном счетчике 5 третьего канала зписывается результат измерения второго слоя покрытия на (и -К - i4i) - ом участке усреднения и т. д. числа измряемых слоев неограниченно. При этом результаты измерения сохраняются в соответствующих регистрах сдвига 9 и блоках памяти 10 за всё время прохождения измеряемого материала межцу соответствующими преобразователями.

Предлагаемое устройство может быть применено и для случая, когда средняя частота импульсов на выходе датчиков 1 имеет нелинейную зависимость от измеряемого параметра. В этом случае измерительные счетчики 5 выполняют в виде цифровых нелинейных функциональных преобразователей.

Формула изобретения

Цифровой измеритель толщины движущегося материала, содержащий измерительный датчик, подключенный через элемент И к входу управляемого делителя частоты, установочные входы которого соединены с выходами счетчика времени наполнения заданного количества импульсов, а выход - со входом

0 измерительного счетчика, счетчик времени наполнения заданного количества импульсов подключен управляющим входом к датчику скорости перемещения измеряемого материала, а выходом 5через счетчик времени измерения к входу управляющего блока, выход которого связан с вторым входом элемента

.И, отличающийся тем, ЧТО; с целью непрерывного измерения толщины слоев многослойных покрытий дви0жущегося материала, измеритель содержит каналы измерения, каждый из которых включает в себя измерительный датчик, элемент И, управляемый делитель частоты и измерительный счетчик,

5 причем все каналы, кроме первого и последнего, содержат два измерительных счетчика, к выходам измерительного счетчика первого канала и вторых измерительных счетчиков остальных ка0налов, за исключением последнего,подключены регистры сдвига, установочные входы первых измерительных счетчиков всех каналов, начиная со второго, подключены к выходам регистров сдвига,

5 а выходы соединены с блоками оперативной памяти, вторые входы которых связаны с вторь1ми выходами управляющего блока, входы записи, переписи и срвига регистров подключены соответ0 .ственно ко второму, третьему и четвертому выходам управляющего блока.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

5 № 173958, кл. q 01 В, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2117062/28,

кл. G- 01 В 15/02, 1975(прототип).