Радиоизотопный измеритель поверхностной плотности

Радиоизотопный измеритель поверхностной плотности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАДИОИЗОТОПНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ, по авт. св. N? 576824, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, он снабжен блоком перемещения регулятора прямого потока, пороговым устройством и включенным между выходом блока измерения времени интегрирования п измерительным прибором, задатчиком коэффициента пропорциональности, второй вход которого подключен к выходу порогового устройства, подключенного входом к блоку измерения времени интегрирования, а выходом - к входу блока перемещения регулятора прямого потока, выход которого подключен ко второму входу блока измерения времени интегрирования, а блок перемещения регулятора прямого потока выполнен с дополнительным выходом подключенным ко входам блокировки интегратора и блока измерения времени интегрирования.

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я 6 01 N 23/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 576824 (21) 2475184/28 (22) 06.04.77 (46) 07.11.92. Бюл, М 41 (72) 3.А,Бунж и И,C.Ðåçíèê (54)(57) РАДИОИЗОТОПНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ. по авт, св. %576824, отл ич а ю щи йс ятем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, он снабжен блоком перемещения регулятора прямого потока, пороговым устройством и включенным между выходом блока измерения вреИзобретение относится к радиоизотопным приборам неразрушающего контроля поверхностной плотности материала или его покрытия и предназначено для расширения диапазона линеаризации градуировочной характеристики прибора при наличии падающей экспоненциальной зависимости зарегистрированного датчиком сигнала от измеряемого параметра:

А -зх (1) где n — сигнал на выходе датчика; х — измеряемый параметр;

А и а — константы, Известен радиоизотопный измеритель поверхностной плотности по авт. св.

Nò 576824, который обеспечивает линеаризацию градуировочной характеристики, который содержит источник излучения в рабочем контейнере, имеющий два коллимационных отверстия: (через одно проходит излучение, взаимодействующее с измеряемым материалом, а другое обеспечивает проход прямого излучения) детектор излучения, усилитель, формирователь, интегратоЯЛ,, 669852 А2 мени интегрирования и измерительным прибором, задатчиком коэффициента пропорциональности, второй вход которого подключен к выходу порогового устройства, подключенного входом к блоку измерения времени интегрирования, а выходом — к входу блока перемещения регулятора прямого потока, выход которого подключен ко второму входу блока измерения времени интегрирования. а блок перемещения регулятора прямого потока выполнен с дополнительным выходом подключенным ко входам блокировки интегратора и блока измерения времени интегрирования. ра, блок измерения времени интегрирования, блок управления интегратором, регулятор прямого потока излучения, размещенный между источником и детектором излучения, задатчик времени интегрирования при нулевом значении измеряемого параметра и измерительный прибор.

Существенным недостатком этого измерителя является его ограниченный диапазон линеаризации и как следствие этого невысокая точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что радиоизотопный известный измеритель поверхностной плотности снабжен блоком перемещения регулятора прямого потока пороговым устройством и включенным между выходом блока измерения времени интегрирования и измерительным прибором, задатчик коэффициента пропорциональности, второй вход которого подключен к вы669852 п1= В+Ае

20 т т снабжен двумя коллимационными отверстиями 10 (для прохода излучения взаимо- 25. о . о т

В +А — ах (4) C

a+A àõ (5) 40

50 ходу порогового устройства, подключенного входом к блоку измерения времени интегрирования, а выходом — к входу блока перемещения регулятора прямого потока, выход которого подключен к второму входу блока измерения времени интегрирования, а блок перемещения регулятора прямого потока выполнен с дополнительным выходом, подключенным к входам блокировки интегратора и блока измерения времени интегрирования, На чертеже изобрэ>кен предлагаемый измеритель, Измеритель содержит источник 1 излучения в рабочем контейнере 2, детектор 3 излучения, выход которого через усилитель

4 и формирователь 5 соединен с входами интегратора 6 и блока 7 измерения времени интегрирования, блок 8 управления, вход которого соединен с выходом интегратора 6, а выход подключен к интегратору 6 и блоку 7 измерения времени интегрирования, измерительный. прибор 9, рабочий контейнер 2 действующего с обьектом измерения и прохода прямого излучения), регулятор прямого потока в виде клина 11, ээдатчик 12 времени интегрирования при нулевом значении измеряемого параметра, выход которого соединен с измерительным прибором

9, подключенным к эадатчику 13 коэффициента пропорциональности, который подключен к выходу блока 7 измерения времени интегрирования, блок 14 перемещения регулятора прямого потока и пороговое устройство 15, вход которого подключен к блоку 7 измерения времени интегрирования, а выход — к задатчику 13 коэффициента пропорциональности и блоку 14 перемещения клина, выход которого подключен к клину 11, причем блок 14 имеет дополнительный выход, присоединенный к входам блокировки интегратора 6 и блока 7 измерения времени интегрирования для их блокировки во время перемещения клина.

Предложенный измеритель поверхностной плотности работает следующим образом.

Излучение от источника 1, находящегося в рабочем контейнере 2, взаимодействует с измеряемым материалом, например возбуждает характеристическое излучение материала подложки для измерителя покрытия или отражается от материала или среды эа измеряемым материалом для измерителя, измеряющего толщину тонких пленок и регистрируется детектором 8, этот сигнал имеет градуировочную характеристику (1) от измеряемого параметра. Одна5

15 временно излучение от источника 1 проходит и через коллимациойное отверстие 10 рабочего контейнера 2 и регулятор 11 прямого потока излучения и тоже регистрируется детектором 3, как сигнал с постоянной величиной — В, независящей от измеряемого параметра, В результате сигнал на выходе детектора 3 имеет следующую зависимость от измеряемого параметра.

Зтот сигнал усиливается усилителем 4, формируется формирователем 5, подается на интегратор 6.и запускает блок 7 измерения времени интегрирования. Когда сигнал на выходе интегратора 6 достигает заданной величины —. С, зависящей от требуемой точности измерения и возможности представления результата измерения, в единицах измеряемого параметра.

С= / п1Ф= f(8+A< )б1= (В+Ае ")t(3) срабатывает блок 8 управления по команде, от которого сбрасывается на ноль интегратор 6, а на выходе блока 7 появляется результат измерения времени интегрирования

При этом время интегрирования при нулевом значении измеряемого параметра — х будет

Сигнал такой величины установлен на выходе задатчика 12 времени интегрирования при нулевом значении измеряемого параметра, выход которого через измерительный прибор 9 и задатчик 13 коэффициента пропорциональности соединен с выходом блока 7 измерения времени интегрирования, при этом если коэффициент пропорциональности в зэдатчике 13 установлен К1 =

= 1, то измерительный прибор 9 будет показывать сигнал — Z равный

Z=t to—

С С (6)

В+-А, " a+A

Как видно иэ уравнения (5) результат измерения радиоизотопного измерителя имеет сложную зависимость от измеряемого параметра, однако это монотонно возрастающая

669852 .

8 В+А (7) X1 = — In

1 А а В (8) К1=1 на К2

В А ах1 (9) (10) А — 8

40 (12) X2 = — 1п

1 А а 82

В +A-ах m» (19) 82,А ах2 (13) функция, которая изменяется от О, при Х = 0 до значения Zmax при Х - оо и имеет точку перегиба при значении измеряемого параметра Х-1 вокруг которой функция (6) с достаточной точностью аппроксимируется прямой, При помощи регулятора прямого тока можно выбрать такую величину значения сигнала — В, чтобы точка перегиба находилась в середине первого участка линеаризации

Для получения результата измерения -Z в единицах измеряемого параметра необходимо установить следующее значение величины — С,до которой производится интегрирование сигнала (2).

Ошибка линеаризации экспоненциальной зависимости (1) д = Z - Х вЂ” Х (11)

В+А

Это сложная функция, которая изменяется от 0 при Х = 0 через днах до 0 при Х = Х1 и

ЧЕРЕЗ +днах ДО О ПРИ Х =. Х1,„Дanee д принимает отрицательное значение, которое увеличивается по мере увеличения измеряемого параметра.

Если значение измеряемого параметра

X>X1max, то по истечении вРемени интегРирования t соответствующего результату измеРениЯ X1mm,„, пРи котоРом ошибка линеаризации (11) равна нулю при изменении ее с+ д на - д. срабатывает пороговое устройство 15, сигнал с выхода которого подается на блок 4 перемещения регулятора прямого потока и изменяет величину сигнала 8 на где X2 — значение измеряемого параметра в середине второго участка линеаризации.

При постоянной абсолютной ошибке линеаризации дп ах

5 Х2 X1 пах+ Х1 (14)

Одновременно с этим сигнал с выхода порогового устройства 15 подается на эадатчик

13 коэффициента пропорциональности, где он изменяет коэффициент пропорциональности представления результата с

Во время перемещения регулятора 1 прямого потока сигнал с дополнительного выхода блока 14 перемещения блокирует входы интегратора 6 и блока 7 измерения времени интегрирования т.е. приостанавливает интегрирование сигнала (2) и измерение времени интегрирования за время переходного процесса пока регулятор прямого потока находится в движении.

При значении измеряемого параметра

Х>Х1щ за время t1 величина сигнала (2), проинтегрированного по времени, равна

t е1= f nidt-(8+¹ x) 11 (1 51 о

30 а суммарное время интегрирования измененного сигнала до величины — С

С вЂ” С1

1=Ц+

35 +А — ах

Результат измерения с учетом (6), (12} и (i 5) — ах, аах — ах

22 = Х1,пах+ К2

82 +Ае

Это монотонно растущая функция, которая изменяется от Х1макс до Z2max при Х = о

А — ах, max

Z2max = X1max + К2 (18)

6 82 и имеет точку перегиба при значении измеряемого параметра

55 вокруг которой функция (17) мало отличается от прямой и для получения результата измерения в единицах измеряемого параметра необходимо выбрать величину коэффициента пропорциональности

669852

Кг (Х2 X 1 max 2 В2

А — ax„max В е тогда результат измерения

Zn+1 = Xnmax + Кп+1 х (20) Ошибка линеаризации на втором учэстАе Ае

-ах max .,— ax х.(24) Ае "+Вп+1

А — ах,max А -ах д = X1max + К2 — - Х (21)

А — ах +В

При постоянной абсолютной ошибке линеаризации днах на каждом участке (25) Хп+1 = Xnmax + Х1, где при использовании m участков линеаризации

Хmax (2 6)

2 п1 + 0,3

Bn+1=А ""+1 (») и изменяет коэффициент пропорЦиональности начиная с второго участка с Кп на Кп+1 (X n + 1 X nmax ) 2 В и + 1

Кn+1,,23

А "" " — В n+1 где и — — 2,3...

Составитель

Техред M,Mîðãåíòýë

Редактор Л.Письман

Корректор M.Àíäðóøåíêî

Заказ 544 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101, равна 0 при.X = X1max и при увеличении Х изменяется через -д max до 0 при Х=Хг и далее через +д max до 0 при Х=Х2пах и далее принимаетотрицательные значения Х, которые увеличива1отся по мере увеличения Х, Функциональная зависимость (21) аналогична функциональной зависимости (11), Далее если значение измеряемого параметра X>Xz»x при достижении времени интегрирования t2 соответствующего результату измерения Х2 „„сигнал становится больше второго порога порогового устройства 15 и тэк далее можно увеличить число участков линеаризации, при атом каждое следующее срабатывание порогового устройства 15 изменяет величину сигнала В с Вп на Bn+1 где Хп ах-максимальное значение неабходи20 мого диапазона измерения, Это обуславливается тем, что последний участок аппроксимации может быть несколько длиннее до - днах

Для линеаризации путем линейно-ку25 сочной аппроксимации потребовалось бы

12 участков аппроксимации, или каждый участок соответствует шести участкам линейно-кусочной аппроксимации.

Предлагаемый измеритель позволяет

30 аппроксимировать экспоненциальную зависимость кусками сложной функциональной зависимости, чем упрощаетс устройство и градуировка устройства для получения той же ошибки линеаризации или

35 расширения диапазона измерения, в котором можно достигнуть заданную точность измерения,