Содержание к диссертации
Введение
1. ЛАЗЕРНАЯ ДИФРАКТОМЕТРИЯ 13
1.1. Практическое использование дифрактометрии. Объекты дифрактометрии 13
1.2. Дифракция на плоских экранах; основные свойства 17
1.2.1. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии в плоском экране; основные свойства 18
1.2.2, Дифракция Фраунгофера на прямоугольном отверстии в плоском экране; основные свойства 21
Выводы 23
2. ДИФРАКЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ 24
2.1. Уравнение измерений дифракционного метода 24
2.2. Анализ способов выделения измерительной информации 27
2.2.1. Дифракционный способ, основанный на измерении интенсивности в фиксированной точке плоскости регистрации дифракционной картины 27
2.2.2. Дифракционный способ, основанный на измерении
интервала между экстремумами дифракционной картины 29
2.2.3. Дифракционный способ, основанный на анализе спектра сигнала 33
2.2.4. Дифракционный способ, основанный на анализе сигнала
в фазовом пространстве 36
2.2.5. Сравнительный анализ дифракционных способов измерения 40
2.3. Структурная схема дифракционного измерителя, анализ основных его узлов 43
Выводы 50
3. ОСОБЕННОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СИГНАЛА В ЛАЗЕРНОЙ ДИФРАКТОМЕТРИИ 51
3.1. Анализ спектра и преобразование измерительного сигнала дифракционного измерителя
3.2. Синтез оптимальной весовой функции. Анализ методов ее реализации 56
3.3. Амплитудная пространственно-временная фильтрация 61
3.4. Бинарная пространственно-временная фильтрация 66
3.5. Экспериментальное исследование метода амплитудной пространственно-временной фильтрации 70
3.6. Экспериментальное исследование метода бинарной пространственно-временной фильтрации 74 Выводы 79
4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОМЕХ НА ДИФРАКТОМЕТРИЮ МИКРООБЪЕКТОВ 80
4.1, Влияние параметров лазерного излучения на дифрактометриго микрообъектов 81
4. 1. Влияние гауссова распределения амплитуды поля на погрешность дифракционного метода измерения 82
4.1.2. Влияние неравномерности распределения фазы поля на круглом отверстии на погрешность дифракционного метода измерения 89
4.2, Влияние ограничения ширины спектра сигнала на погрешность дифракционного метода измерения 95
4.3, Влияние аддитивной помехи на погрешность дифракционного метода измерения 98
Выводы 102
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИФРАКТОМЕТРОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И НАУКЕ 104
5.1. Лазерные дифрактометры 104
5.1.1. Дифракционные измерители диаметра
микропроволоки - ДИД-4, ДИД-4м, ДИД-5 105
5.1.2. Дифракционный измеритель диаметра микропроволоки - ДИД-8 109
5.1.3. Дифракционный измеритель диаметра отверстия ДИД-7 111
5.2. Практическое использование дифрактометров серии ДИД 115
Выводы 118
Заключение 119
Перечень литературы 121
Приложения 130
1. Свидетельство о метрологической аттестации дифрактометра 130
2, Акты внедрения 133
- Практическое использование дифрактометрии. Объекты дифрактометрии
- Уравнение измерений дифракционного метода
- Анализ спектра и преобразование измерительного сигнала дифракционного измерителя
- Влияние параметров лазерного излучения на дифрактометриго микрообъектов
- Лазерные дифрактометры
Введение к работе
Актуальность работы. Свойства и параметры изделий зависят от точности измерения и воспроизведения его линейных размеров в процессе производства. Уменьшение размеров изделий является одним из путей, с помощью которого современное приборостроение, микроэлектроника и инструментальное производство достигают принципиально новых показателей.
Для измерения линейных размеров изделий широкое распространение получили оптические методы, основными преимуществами которых являются неконтактность, высокая точность измерения и высокое пространственное разрешение, получение информации о форме изделия. С помощью оптических методов измерения малых размеров также удается решить широкий круг задач, связанных с исследованиями в биологии и медицине. Однако при уменьшении размеров контролируемых объектов проявляется характерный недостаток многих оптических измерительных приборов, возникающий из-за влияния дифракции. При этом погрешность измерения объектов с линейными размерами менее 100 микрометров, в зависимости от метода измерения и типа прибора, может достигать 20-100% от измеряемой величины. В то же время технологический допуск на многие промышленные изделия, имеющие микронные размеры, составляет единицы процентов, (что соответствует допустимой абсолютной погрешности измерения размера 1-0.1 микрометра). Например, согласно ГОСТ 18003—73, допуск на вольфрамовую проволоку диаметром 10 мкм. составляет ±1.5 %.
Интенсивность развития современного производства, разработка новых видов материалов, создание новых прецизионных устройств, повышение требований к надежности и качеству изделий массового производства, таких как микропроволока, волокна, изделия содержащие микроотверстия, размер поперечного сечения которых меньше 100 микрон, требуют развития методов и средств измерения, обладающих высокой точностью и производительностью измерения микронных размеров.
Для измерения изделий с микронными размерами наиболее перспективным является дифракционный метод измерения, в котором используется физическое явление, ограничивающее предельные возможности многих оптических приборов, но, при использовании излучения с высокой степенью когерентности, позволяющее производить высокоточные измерения линейных размеров контролируемых объектов. Измерительные устройства на его основе обладают высокой чувствительностью к
изменению размера контролируемого объекта, малой пространственной и временной локальностью измерения, обеспечивают высокую точность измерения, процесс измерения может быть автоматизирован. Практическое применение дифракционного метода измерения затруднено из-за отсутствия оптимальных алгоритмов преобразования сигнала, обеспечивающих достижение высокого метрологического уровня решения обратной задачи - нахождения размера объекта по его дифракционной картине (ДК). В связи с этим совершенствование дифракционного метода измерения микронных размеров, разработка методов оптимального преобразования сигнала с целью выделения полезной измерительной информации, поиск путей уменьшения влияния помех, находя компромиссные решения в существующем на практике противоречии между точностью измерения и помехоустойчивостью, которым посвящена данная диссертационная работа, представляется актуальным.
Цели и задачи работы — разработка и исследование способов выделения и оптимального преобразования измерительного сигнала в лазерной дифрактометрии микрообъектов, обеспечивающих практическую инвариантность информативного параметра измерительного сигнала к влиянию помех и высокий метрологический уровень. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
выполнить анализ способов выделения измерительной информации в дифрактометрии и разработать новый способ, обладающий положительными качествами известных дифракционных способов измерения;
-
разработать и экспериментально исследовать способы оптимального преобразования дифракционной картины во временной электрический сигнал;
-
методом имитационного моделирования исследовать основные факторы, оказывающие влияние на погрешность измерения микрообъектов дифракционным способом, определить пути, обеспечивающие инвариантность информативного параметра сигнала к влиянию помех;
-
создать лазерные дифрактометры, предназначенные для измерения поперечного размера микроотверстий и тонких длинномерных изделий.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые 1. В дифрактометии, для получения измерительной информации о размере объекта применен метод анализа измерительного сигнала в фазовом пространстве;
-
Разработана методика амплитудной пространственно-временной фильтрации сигнала из дифракционной картины с использованием оптимальной весовой функции;
-
Разработана методика бинарной пространственно-временной фильтрации сигнала из дифракционной картины с использованием оптимальной весовой функции;
-
Выявлено, что после выравнивания интенсивности максимумов дифракционной картины интервалы между минимумами и между максимумами интенсивности практически инвариантны (5<0.1%) к смещению объекта в гауссовом пучке;
-
Установлено, что при дифракции гауссова пучка на объекте круглой формы, неэквидистантность интервалов между минимумами интенсивности дифракционной картины Эйри монотонно уменьшается до нуля при увеличении отношения размеров измеряемого объекта и гауссова пучка от 0 до 0.38;
-
Показано, что эффективное подавление аддитивной помехи в электрическом сигнале, получаемом при сканировании дифракционной картины, становится возможным после выравнивания амплитуды переменной составляющей в нем.
Практическая значимость диссертационной работы:
-
Используя результаты выполненных исследований, разработан ряд автоматизированных оптико—электронных лазерных дифрактометров.
-
С помощью разработанных лазерных дифрактометров:
увеличена достоверность измерения диаметра калибрующего отверстия алмазных волок и микроотверстий круглой формы в изделиях специального назначения;
реализовано метрологическое обеспечение изготовления прецизионной цилиндрической микропроволоки, используемой для изготовления ряда высокоточных изделий выпускаемых электронной промышленностью.
Практическая значимость работы подтверждается:
-
созданием серии автоматизированных лазерных дифрактометров;
-
практическим использованием и внедрением результатов выполненных исследований и разработанных способов и устройств в лазерных дифрактометрах;
-
универсальностью разработанных способов амплитудной и бинарной пространственно-временной фильтрации полезного измерительного сигнала из дифракционной картины;
-
метрологической аттестацией лазерного дифрактометра ДИД—4м;
5. получением шести авторских свидетельств на способы и устройства измерения и обработки измерительной информации.
Научные результаты, выносимые на защиту:
-
Способ амплитудной пространственно-временной фильтрации измерительного сигнала дифракционной картины;
-
Способ бинарной пространственно-временной фильтрации измерительного сигнала дифракционной картины;
-
Результаты исследований влияния помех на величину погрешности измерения размера микрообъекта дифракционным способом, позволившие определить оптимальное преобразование сигнала, при котором информативный параметр, содержащийся в сигнале, практически инвариантен к смещению контролируемого объекта в гауссовом пучке, а ширина спектра пропускания электронных узлов дифрактометра сужена более чем в десять раз, что способствует уменьшению влияния аддитивной помехи и достижению высокого метрологического уровня;
-
Измерительные приборы - автоматизированные оптико-электронные лазерные дифрактометры микроотверстий и тонких длинномерных изделий.
Апробация работы Результаты работы докладывались на: Второй межвузовской н.т. конф. "Радиоволновые, оптические и тепловые методы и средства неразрушающего контроля материалов и изделий", Ленинград, 1985 г.; Всесоюзной конф. "Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации", Таллин, 1987 г.; YII Всесоюзной н.т. конф. "Фотометрия, и ее метрологическое обеспечение", Москва, 1988 г.; Всесоюзной н.т. конф. "Оптический, радиоволновой и тепловой методы неразрушающего контроля", Могилев, 1989 г.; 14 Всесоюзной н.т. конф. "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекающих процессов", Москва, 1989 г.; Российской н.п. конф. по проекту "Оптика и научное приборостроение - 2000", Санкт-Петербург, 2000 г.; XY-XXXY конф. профессорско-преподавательского состава ИТМО, (Ленинград) Санкт-Петербург, 1982 - 2006 гг.
Личный вклад автора. Диссертация написана по материалам исследований выполненных лично автором и при его непосредственном участии. Автором выполнены исследования и разработаны способы, определившие защищаемые
положения. Соавторство, в основном, относится к части теоретических исследований и проектированию автоматизированных лазерных дифрактометров.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений.Материалы изложены на 133 страницах, включая 42 рисунка, 12 таблиц, список литературы из 171 наименования на 9 страницах. Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели исследования и основные научные результаты, защищаемые автором. Указана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приводится структура диссертации.
Практическое использование дифрактометрии. Объекты дифрактометрии
Явление дифракции известно давно и ему посвящено много работ (см., например, [И, 33, 44, 49]). Первые сведения о дифрактометрии относятся к 19 веку, в тот период времени был изобретен дифрактометр Юнга [87, 164], который предназначался для измерения среднего поперечного размера образцов шерсти [87], в последствии его модификация использовалась для измерения диаметра эритроцитов [164]. Позднее дифракцию неоднократно пытались использовать для измерения размеров биологических объектов [45,85, 136, 154]. Широкое распространение дифрактометрия получила после изобретения лазера, применение которого позволило получить высококонтрастную ДК, что способствовало созданию ряда лазерных дифрактометров имеющих метрологическое обеспечение. В основном дифрактометры использовались для измерения диаметра микропроволоки и тонких волокон [7, 21, 23, ,25, 26, 39, 70, 89, 152, 155, 157, 159, 163, 170]. Это можно объяснить тем, что ДК протяженного предмета в фокальной плоскости объектива представляется одномерным распределением интенсивности, регистрация и выделение измерительной информации из которой не представляет большой трудности. По аналогичным причинам, вероятно, получила распространение дифракция на совокупности однотипных объектов - микрочастицы [12, 97], клетки крови [64, 85, 118, 153], проволоки [122, 130]. Лазерные дифрактометры нашли применение также при измерении параметров резьбы в прецизионных изделиях [17], элементов топологии интегральных микросхем и фотошаблонов [2, 10, 16, 25, 27,138], что связано с высокой точностью дифрактометрии и отсутствием контакта с измеряемым образцом. С развитием вычислительной техники стало доступным математическое моделирование дифракции на двумерных объектах, это обусловило появление публикаций посвященных описанию специальных вопросов дифрактометрии круглых отверстий и других объектов, а так же описание принципа действия измерительных устройств на основе дифракционного метода [9,18, 47, 51, 53, 61, 63,162].
Практическое применение дифракции для измерения и контроля размеров изделий в большинстве случаев основывается на изучении явления дифракции и разработке способов выделения измерительной информации из регистрируемой дифракционной картины. Классическими моделями контролируемых объектов являются отверстия и дополняющие их экраны идеальной формы в бесконечно тонком плоском экране, то есть объекты, геометрическими размерами которых в направлении облучения, можно пренебречь. К ним относятся щели, отверстия, зазоры, диафрагмы, штрихи, элементы топологии микросхем и тому подобные. В классических математических моделях дифракционных полей не учитываются такие параметры объектов дифракции как объемность и локальные дефекты контура, имеющие место в реальных условиях. В частности, при моделировании дифракции на отверстии, выполненном в непрозрачном экране, не учитывается толщина материала экрана, которая может значительно превосходить поперечный размер отверстия. Поэтому при решении дифракционных задач обычно принимают, в качестве критерия, отношение характерного размера отверстия и толщины экрана в виде 2а » Xh , где А- - длина волны излучения; h - толщина экрана [91].
Уравнение измерений дифракционного метода
Основу для формального описания измерительных процедур (алгоритмов, методов), результатов измерений и характеристик результатов измерения составляет уравнение измерений. Наиболее простая форма уравнения измерений [15, 54, 65, 66, 105] имеет вид: где К - некий коэффициент пропорциональности, устанавливаемый расчетным путем или экспериментально.
Этим уравнением подчеркивается связь численного значения результата измерения а( с выбранной единицей величины а, но никаким образом не
раскрывается содержание измерительной процедуры, основывающейся на выполнении операции сравнения с образцовой величиной. Вместе с тем в соответствии со стандартом [30] "вся процедура измерений должна подчиняться комплексу регламентированных стандартами взаимосвязанных правил и положений, требований и норм, определяющих организацию и методику работ но оценке и обеспечению точности измерений".
Переход от уравнения измерений вида (2.1) к уравнению, отображающему связь результатов измерений с алгоритмом измерений, осуществляется с помощью некоего общего оператора, характеризующего выполняемые при измерениях преобразования [88, 113]. В таком случае уравнение измерений представляется в виде: где х(и)- многомерное входное воздействие, являющееся функцией
пространства или времени. Оператор Т, представляющий собой алгоритм измерений, может быть представлен в виде последовательности операторов, характеризующих измерительные преобразования сигнала [48, 67, 99].
Детализация описания измерительного алгоритма посредством раскрытия оператора Т позволяет строить математические модели измерительной процедуры, степень адекватности которых определяется уровнем априорной информации о свойствах входного воздействия и составляющих измерительную цепь устройств [113]. При проведении измерений требуется выполнение двух обязательных операций - воспроизведение мерой известной величины (основы для сравнения) и сравнения,
Основу (ядро) измерительной процедуры дифракционного метода измерения составляет формирование Фурье-образа измеряемого изделия Фурье-образа, содержащего всю информацию об геометрических параметрах измеряемого изделия и выделение из Фурье-образа информативного параметра, который сравнивается с образцовой мерой. Структура основного уравнения измерений, представляющего дифракционный метод вытекает из содержания измерений и уравнение (2.2), можно записать в виде: где Л - входное воздействие в виде когерентного излучения с длиной волны Я,; F - операторный символ преобразования Фурье; 5 - операторный символ выделения информационного параметра; М - операторный символ сравнения образцовой меры с выделенным информативным параметром.
В свою очередь каждый оператор уравнения (2.3) можно детализировать в соответствии с осуществляемыми измерительными преобразованиями измерительного сигнала. Следует отметить, что преобразования (усиление, вычисление и другие), выполняемые вне измерений (в цепях управления, обработки информации и пр.) к измерительным не относятся. Такой подход восходит к классической интерпретации цели измерений [31, 65, 88,144] (как определения характеристики физического объекта (тела, процесса, явления) -величины, формально описываемой в виде точки в метрологическом пространстве), объединяющим аксиоматические основы измерения величин с возможностью их представления действительными числами.
Анализ спектра и преобразование измерительного сигнала дифракционного измерителя
Эффективное сокращение избыточности обрабатываемой информации достигается спектральными преобразованиями сигнала, которые, обладая высокой декоррелирующей способностью, так же способствуют повышению информативности получаемых спектральных признаков [111].
Используя свойство кривой, имеющей особую точку - точку перегиба (на частоте со0), в которой производные этой кривой имеют локальные экстремумы [13], можно выполнить целенаправленное преобразование спектральной плотности SK0(j6 ) сигнала получаемого при регистрации ДК, направленные на сужение практической ширины спектра и сокращение избыточности, осуществляя п - кратное ее дифференцирование.
На рис.3.2 показан спектр SK0(j(u) и его третья производная - 5"0(/ (о). На рИС.3.3 Приведены Соответствующие ИМ ИНТеграЛЬНЫе КрИВЫе As(/а) () и Аті/ю) ) распределения энергии сигнала в спектре. Анализ приведенных зависимостей показывает, что третья производная функции SK0(j(i)) (функция Sg(j( )) имеет два ярко выраженных максимума. Первый максимум на нулевой пространственной частоте и второй максимум на частоте в0. Основная доля энергии сигнала Ug(t), соответствующего спектру У "(/ со), сосредоточена в полосе частот от 0 до 2и0 (рис.3.3, кривая $ л[щ,)(а )) и занимает самую узкую область. Амплитуда спектральных составляющих выше частоты о резко затухает. Уровня 99% от полной энергии сигнала Ug{t), распределенной в спектре S "0(j(yi) (рис.3.3, кривая 5 (.-ш\(со)), достигает на частоте Зсйо, в то время как энергия сигнала UK0(t), распределенная в спектре SK0(JQ), уровня 99% достигает на частоте 39ю0 [81]. Фильтрация сигнала с быстро затухающей амплитудой за время сравнимое с его периодом неэффективна традиционными полосовыми фильтрами, представляющими собой пассивные или активные ЛйС-цепи [34]. Такие фильтры имеют теоретически бесконечные импульсные характеристики, и при скачке входного сигнала обладают теоретически бесконечным временем установления сигнала на выходе [24, 35, 151]. Поскольку в лазерной дифрактометрии измерительный сигнал быстро затухает и содержит от одного до нескольких периодов, а к быстродействию и точности измерителя предъявляются высокие требования, предпочтение следует отдать фильтрам, имеющим конечную импульсную характеристику -КИХ-фильтрам, которые могут быть реализованы как в пространственной области, так и во временной. Как хорошо известно, из теории обработки сигналов, работа фильтра КИХ - типа реализуется с помощью свертки входного сигнала и весовой функции g(u) [34, 98, 151, 156, 160]. Весовая функция g(u,f) или импульсная переходная характеристика [90, 147], (ее также называют функцией Грина [37] или аппаратной функцией [128]), дает возможность предсказать текущее значение сигнала на выходе КИХ-фильтра при известном входном сигнале
Влияние параметров лазерного излучения на дифрактометриго микрообъектов
Основным источником излучения, применяемым в дифрактометрии, является гелий-неоновый лазер, Хотя для целого ряда применений могут быть использованы и другие типы лазеров, например полупроводниковые, твердотельные с полупроводниковой накачкой. Лазерное излучение, в отличие от излучения других типов источников, обладает выраженной, вполне определенной структурой поля излучения, характеризуемой распределением амплитуды поля в поперечном сечении пучка, расходимостью излучения, пространственной и временной функцией когерентности. Пространственная когерентность излучения оказывает заметное влияние на параметры ДК при размере изделия соизмеримом с интервалом корреляции [117]. Временная когерентность лазерных источников излучения даже без использования специальных технических приемов, как правило, высока, и в реально достижимом диапазоне точностей дифрактометров может не учитываться [137].
Исследования влияния параметров облучающего поля на ДК проводятся давно. Этот вопрос является актуальным при разработке антенн [1, 5, 20, 59], создании высокоинтенсивных лазерных источников излучения [51]. Однако результаты указанных исследований не могут быть использованы при разработке лазерных дифрактометров. Основное внимание в данных работах уделяется особенностям формирования центрального максимума ДК, а применяемые на практике дифракционные способы измерения и контроля размеров микрообъектов основаны на анализе параметров боковых максимумов ДК. В указанных работах исследование параметров ДК, как правило, проведено при симметричном распределении амплитуды поля в пределах объекта дифракции, а в лазерных дифрактометрах распределение амплитуды поля в пределах объекта дифракции, как правило, не является симметричным, это связано в основном с неточностью фиксации изделия относительно оси лазерного пучка. Необходимо также учитывать, что на практике размеры пучка ограничены, и не всегда удается в темпе эксперимента варьировать его геометрическими параметрами для получения заданного распределения амплитуды поля в пределах объекта дифракции. Влияние распределения фазы поля на ДК рассматриваются с аналогичных позиций [140,169].
Лазерные дифрактометры
В процессе выполнения работы было разработано и изготовлено пять моделей дифрактометров:
лазерные дифракционные измерители диаметра и некруглости формы сечения микронной проволоки и косвенного измерения диаметра и некруглости волоки (ДИД-4, ДИД-4м, ДИД-5, ДИД-8);
лазерный телевизионный дифрактометр диаметра микроотверстия (сопла) (ДИД-7);
В разработанных дифрактометрах используется преобразование пространственного распределения интенсивности во временной электрический сигнал. В первой группе устройств такое преобразование выполняется зеркальной оптико-механической разверткой. В лазерном дифрактометре диаметра микроотверстия пространственно-временное преобразование выполняется передающей телевизионной камерой.
Дифрактометры серии ДИД для получения информации о диаметре используют линейный размер дифракционных лепестков [21, 22, 72, 73].
В моделях дифрактометров (ДИД-4, ДИД-4м, ДИД-5, ДИД-7, ДИД-8) [22, 74, 76] используется статистическая обработка информации и цифровая индикация результата измерения в единицах отсчета (микрометрах). Приборы ДИД-4, ДИД-4м, ДИД-5, ДИД-7 состоят из 3 блоков: измерительного оптико-электронного преобразователя, блока обработки и индикации информации, блока питания лазера. Прибор ДИД-8 состоит из 2 блоков: блока измерительного оптико-электронного преобразователя (со встроенным внутри блоком питания лазера), блока обработки и индикации информации.
Дифракционные измерители диаметра микропроволоки -ДИД-4, ДИД-4М, ДИД-5
Дифракционный измеритель диаметра микропроволоки - ДИД-4 является базовой моделью этой серии измерителей. Оптическая схема измерителя приведена на рис.5.1. Контролируемая микропроволока закрепляется с помощью зажимов в барабане по
Конструкцией предусмотрена установка на одном конце барабана контролируемой волоки. Дифракционное распределение интенсивности с помощью зеркальной развертки и фотоприемника преобразуется в электрический сигнал (рис. 5.1) [74, 124]. Вращение отражателя со скоростью 3000 оборотов в минуту осуществляется с помощью гистерезисного микроэлекто двигателя Г-205. Аналоговый электрический сигнал, получаемый на выходе фотоприемного устройства в результате сканирования дифракционной картины, после усиления и фильтрации поступает на определитель моментов экстремума, где преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых прямо пропорциональна размеру дифракционных максимумов. Далее сигнал следует на вход сдвигового регистра, формирующего одиночный электрический импульс, длительность которого обратно пропорциональна размеру измеряемой проволоки. Выделенный электрический импульс поступает на вход арифметического устройства [134], преобразующего обратную зависимость в прямую и реализующую функцию а = К/Х, где К - постоянный коэффициент, X - число, обратно пропорциональное размеру измеряемой микропроволоки. На выходе арифметического устройства формируется кодовая последовательность, численно равная размеру измеряемого объекта. После дешифрирования информация представляется на цифровом табло в единицах отсчета.
Измерители ДИД-4 работают в автоматическом режиме. С целью расширения диапазона измерения и поддержания чувствительности иа достаточном уровне в приборах предусмотрено 3 поддиапазона. При переключении поддиапазона измерения изменяется поперечный размер полевой диафрагмы на входе фотоприемника (размер щели на рис.5.1), а также параметры дифференциатора и коэффициента К.
Дифрактометр ДИД-5, в отличие от ДИД-4, увеличено фокусное расстояние фурье-обектива до 200 мм, что позволило производить измерения микропроволоки в диапазоне 100-500 мкм, в соответствии с этим увеличены габариты измерительного оптико-электронного преобразователя.
Технические характеристики. Диапазон измерения ДИД-4 - 10 -г 100 мкм, ДИД-5 - 100 -f 500 мкм; повторяемость измерения 1 %, частота сканирования 50 Гц, время измерения не более 0,04 с, время измерения со статистической обработкой по 100 сканированиям 3 с; питание приборов 220 В, 50 Гц.
