Устройство для измерения толщины
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 19) И 59 504 601 В 7/ ЕНИЯ ИЕ ИЗ О ВИДЕТЕЛЬСТВ ОРСК(2 (4 /7 Т ИЗМЕР СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 21) 3967450/25-282) 18.10.856) 15.12.87. Бюл. У 461) Институт прикладной физикиАН БССР и Центральное конструкторое бюро с опытным производствомАН БССР 72) Н.Н.Зацепин, В.Л,Цукерма(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕНИЯ ОЛЩИНЫ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для толщинометрииматериалов и покрытий, Цель изобретения - повышение точности измеренийза счет раэбива всего диапазона измерения на поддиапазоны, в пределахкоторых зависимость выходного сигнала преобразователя от измеряемой толщины линейна. В основе работы устройства лежит выражение Н = Н, ++ 11- 11 х ф 1- 11 п (Н- Н,), где Н - толщина материала, и - номер поддиапазона измерения, в который попадает сигнал 11.Выходной сигнал преобразователя 2 детектируется и через блок 4 компенсации влияния знака производной поступает в блок 6 автоматического переключения диапазонов измерения, в котором осуществляется сравнение измеренного сигнала Ц и опорных сигналов, поступающих с блока 5 формирования опорных сигналов. На выходах блоков 8,13 и 17 вычитания образуются соответственноразности 01- Ц 1 11,- 0 и Но Нп-которые поступают в блок 9 коррекции чувствительности измерений. На выходе последнего образуется сигнал А Ц- 11/Ц- 1(Н- Н,), где А - коэффициент передачи блока 9. Сигналы с выхода блока 9 и блока 6 автоматического переключения диапазонов измерения поступают на входы блока 10 суммирования, сигнал с выхода которого линейно связан с измеряемой толщиной, 2 ил.0 В А 0В тщвщ ЕС АЕ В свою очередь Па Пк АЕП- П ЕСН- Н ЮВ Н- Н 1 13596Изобретение относится к контроль-но-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения толщины материалов и покрытий.5Цель изобретения - повышение точ,ности измерений за счет учета откло-,нения от линейной реальной зависимости выходного сигнала преобразователя,от измеряемой толщины. 10На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения толщины;на фиг.2 - график, поясняющий работу,устройства.Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, преобразователь 2, детектор 3, блок 4комценсации влияния знака производной, блок 5 формирования опорных напряжений, блок 6 автоматического переключения диапазонов измерения,второй вход которого соединен с выходом блока 4 компенсации влияниязнака производной, первый управляемый коммутатор 7, второй вход которого соединен с вторым выходом блока3 формирования опорных напряжений,первый блок 8 вычитания, второй входкоторого соединен с выходом блока 4компенсации влияния знака производной, блок 9 коррекции чувствитель.ности измерений, блок 10 суммирования, второй вход которого соединенс вторым выходом блока 6 автоматического переключения диапазонов измерения, и регистратор 11. Третийвыход блока 5 формирования опорных.напряжений подключен к второму входу блока 4 компенсации влияния знакапроизводной. Устройство содержит второй управляемый коммутатор 12, первый и второйвходы которогосвязаны соответствевно с третьимвыходом блока 6 автоматического переключения диапазонов измерения и с выходом блока 5 формирования опорныхнапряжений, второй блок 13 вычитания, входы которого соединены с выходом коммутатора 2 и выходом коммутатора 7, а его выход - с вторым входом блока 9 коррекции чувствитель 50ности измерений. Устройство для измерения толщины включает также последовательно соеди ненные эадатчик 14 опорных значений толщины, третий управляемый коммутатор 15 и третий блок 16 вычитания, второй вход которого соединен с 592вторым выходом эадатчика 14 опорныхзначений через четвертый управляемыйкоммутатор 17, а выход - с третьимвходом блока 9 коррекции чувствительности измерений. Управляющие входыблоков 15 и 17 соединены соответственно с четвертым и пятым выходамиблока 6 автоматического переключениядиапазонов измерения, шестой выходпоследнего соединен с вторым входомблока 5 формирования опорных напряжений, а выход блока 17 соединен стретьим входом блока 1 О суммирования.Устройство работает следующим образом,Ввиду нелинейной зависимости выходной ЭДС преобразователя 2 от величины толщины покрытия весь .рабочийдиапазон измеряемых толщин разбивается на пять /в общем случае на и поддиапазонов (фиг.2) шестью граничными значениями, которым поставленыв соответствие выходные значения выходного напряжения преобразователя2 0,11 П,П,Б , П . Работа устройства осуществляется в предположении,что зависимость выходного сигналапреобразователя 2 ат измеряемой толщины в пределах одного диапазона линейна, т.е. нелинейность не превышает допустимой погрешности.Предположж,что величина выходного сигнала преобразователя П лежит в третьем поддиапазоне и ей соответствует толщина Н (фиг.2), тогда величина Нопределяется каксумма Н + .(Н- Н).Из подобия треугольников АСЕ иАВЭ следует, что Тогда величина Нравна П -як Нщ Н+- -- -(Н-Н)Ц Для нроиэвольного случая величинагде и - номер поддиапазона, в который попадает сигнал,Последнее выражение лежит в основе работы устройства.Номиналы граничных значений поддиапаэонов записаны в задатчки 14опорных значений толщины (фиг.1), асоответствующие им выходные напряжения преобразователя - в блок 5 формирования опорных напряжений.Устройство работает следующим образом,Напряжение генератора 1 поступает в преобразователь 2, Выходной 15сигнал преобразователя 2, несущий информацию в контролируемом параметре,детектируется детектором 3 и поступает через блок 4 компенсации влияния знака производной на вход блбка 206 автоматического переключения диапазонов измерения. Кроме измеряемого сигнала П (фиг.2) в блок 6 автоматического переключения диапазоновизмерения из блока 5 формирования 25опорных напряжений поступает сигналП .Блок 6 автоматического переключения диапазонов измерения сравниваетизмеряемый сигнал П и поступивший сблока 5 формирования опорных напряжений сигнал П 4 (сигнал 11 в блок 6не поступает, так как лежит за пределами измерений) .Если П с П, с блока 6 в блок 5формирования (поиска) опорных напряжений поступает сигнал и вместо Пв блок 6 подается П. Так продолжается до тех пор, пока из блока 5 фор.мирования опорных напряжений не поступил сигнал, величина которого пре Овышает Ц, .В данном случае это сигнал П После этого поиск прекращается и на входы первого блока 8 вычитания поступают измеряемый сигнал Б и верхний уровень рабочего диапазона Б ; на входы второго блока 13 вычитания - сигналы верхнего 11 и нижнего П уровней рабочего диапазона, а на входы третьего блока 16 вычитания - значения верхнего Н и нижнего Н уровней. На выходе блока 8 вычитания образуется разность П - П (в общем случае 11, - П), на выходе блока 13 вычитания П - П (в общем случае П, - 11), на выходе блока 16 вычитания Нэ- Н (в общем случае Н- Н,)Эти разностные сигналы поступают в блок 9 коррекции чувствительности измерения, на выходе которого образуется сигналП кА -- (Н- Н )П-П эфзгде А - коэффициенты передачи блока 9 коррекции,В общем случаеА -- (Н-Н ).11 ПхПоИиСигнал с выхода блока 9 коррекции поступает на вход блока 10 суммирования, сюда же с блока 6 автоматического переключения диапазонов измерения поступает и сигнал Н (для общего случая Н,), На выходе блока 1 О суммирования образуется сигнал, величина которого. линейно связана с измеряемой толщиной, а так как сигналы Ни Н, представляют собой величины истинных значений толщин в точках разбиения, то выходные напряжения блока 10 суммирования соответствуют истинному значению измеряемой толщины, которая и отображается регистратором 11.В предлагаемом устройстве блок 5 формирования опорных напряжений в. соответствии с величиной поступив- щего сигнала 0 (фиг.2) задает уровни опорных напряжений как для блока 6 автоматического переключения диапазонов измерений, так и для коммутаторов 7 и 2. Кроме того, блок 5 формирования опорных напряжений совместно с блоком 6 авТоматическогопереключения диапазонов измерения формируют управляющие сигналы блоков 15 и 17 выделения.Таким образом, для определения толщины в любом иэ поддиапазонов требуется от его верхнего уровня вычесть текущее значения сигнала и эту разность подать на один иэ входов блока 9 коррекции чувствительности. На второй вход этого блока подается разность верхнего и нижнего уровней рабочего диапазона, а на третий - разность граничных значений толщин рабочего диапазона.Как правило, зависимость выходного напряжения преобразователя от измеряемой толщины покрытия является нелинейно-убывающей, но для ряда сочетаний покрытие - основа она может5 13596 быть возрастающей (в зависимости от соотношения велиуин удельных электрических проводимостей покрытия и основы). Характер зависимости может быть определен по знаку производной. Для этого использован блок 4 компен-сации знака производной.При отрицательном значении производной сигнал с выхода детектора 3 10 без изменений проходит через блок 4 компенсации влияния знака производной и зависимость выходного сигнала этого блока от толщины покрытия остается монотонно-убывающей. При воз растающей зависимости (изменение знака производной) с блока 5 формирования опорных напряжений на один иэ входов блока 4 компенсации влияния знака производной поступает опорное 20 напряжение, из которого вычитается сигнал с детектора 3. Вследствие этого зависимость сигнала на выходе блока 4 будет также иметь вид монотонно-убывающей функции. 25Предлагаемое устройство обеспечивает воэможность индикации измеряемой величины непосредственно в микрометрах И дальнейшей обработки результатов измерений средствами цифровой ЗО техники. Формула изобретения.; Устройство для измерения толщины, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь, детектор, блок компенсации, блок формирования опорных напряжений,блок автоматического переключения диапазонов измерения, второй вход 40 которого соединен с выходом блока компенсации влияния знака производной, первый управляемый коммутатор, второй вход которого соединен с вторым выходом блока формирования опор ных напряжений, первый блок вычита, ния, второй вход которого соединен с 596выходом блока компенсации влияния знака производной, блок коррекции чувствительности измерений, блок суммирования, второй вход которого соединен с вторым выходом блока автоматического переключения диапазонов измерения, и регистратор, второй управляемый коммутатор и второй блок вычитания, третий и четвертый выходы блока формирования опорных напряжений соединены соответственно с вторым входом блока компенсации влияния знака производной и первым входом второго управляемого коммутатора, второй вход которого соединен с третьим выходом блока автоматического переключения диапазонов измерения, а выход - с первым входом второго блока вычитания, второй вход последнего соединен с выходом первого управляемого коммутатора, а выход - с вторым входом блока коррекции чувствительности измерений, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности измерений, оно снабжено третьим управляемым коммутатором, последовательно соединенным задатчиком опорных значений толщины, четвертым управляемым коммутатором, и третьим блоком вычитания, выход которого подключен к третьему входу блока коррекции чувствительности измерений, управляющие входы третьего и четвертого коммутаторов подключены к четвертому и пятому выходам блока переключения диапазонов измерения, шестой выход которого соединен с вторым входом блока формирования опорных напряжений, второй вход третьего управляемого коммутатора подключены к второму выходу задатчика опорных значений толщины, а его выход - к второму входу блока вычитания, а третий вход блока суммирования подключен к выходу четвертого управляемого коммутатора.1359659 Составитель А. Тычинедактор Э.Слиган Техред М.Моргентал Корректор А.Тяск Подписно Зака изводственно-полиг Проектная,519 ВНИИПИ Го по делам 13035, Мос
СмотретьЗаявка
3967450, 18.10.1985
ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ АН БССР, ЦЕНТРАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО С ОПЫТНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ АН БССР
ЗАЦЕПИН НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ, ЦУКЕРМАН ВАЛЕРИЙ ЛАЗАРЕВИЧ, МАЛЬКО ИВАН ИВАНОВИЧ, ЛИННИК ИВАН ИОСИФОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01B 7/06
Метки: толщины
Опубликовано: 15.12.1987
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-1359659-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-tolshhiny.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения толщины</a>
Предыдущий патент: Контрольный образец
Следующий патент: Тензометр
Случайный патент: Автоматический пистолет