Глубина модуляции

Если щель против барабана с прорезями перекрывать масками, имеющими определенное распределение оптической плотности, то световой поток, попадающий в фотоумножитель, будет модулирован спектром частот. Характер этого спектра определяется тем, какие участки щели перекрываются маской. Допустим, что маска представляет собою вертикальную прорезь.

Установленная на некотором расстоянии от края щели, она будет выделять участки барабана, на которых нанесено штрихов. При скорости вращения барабана будет происходить модуляция светового потока с частотой. Если маска будет иметь несколько прорезей, укладывающихся в ширине щели, то она выделит несколько участков барабана, и поток будет соответственно модулирован частотами. Глубина модуляции определяется плотностью участков, выделенных маской.

Закрывая прорези маски оптическими фильтрами различной плотности, можно менять освещенность поля на участке щели, выделяемой прорезью маски, и тем самым менять соотношение между глубиной модуляции в различных частотах. Таким образом, выбирая маску определенной формы и плотности, можно синтезировать колебания светового потока, а следовательно, и электрические колебания фототока любого заданного «спектрального состава» в пределах частот.

Предельные частоты определяются лишь конструктивными особенностями установки, их выбирают в зависимости от области частот неровностей, которые желательно охватить. Полученный таким образом переменный фототок можно усилить и регистрировать с помощью электронного осциллографа. На его экране можно получить кривые, соответствующие той «поверхности», которая при анализе ее неровностей имела бы подобный профиль (средний характерный).

Выходное переменное напряжение

Для этого необходимо, чтобы частота развертки электронного луча по оси была равна числу оборотов барабана. Таким образом были синтезированы «спектрограммы» несуществующих фактически поверхностей. Маска представляла собою две прорези различной ширины, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга, и перекрывала различные участки щели, выделяя группы близких частот. Выходное переменное напряжение ФЭУ анализировали с помощью прибора типа АСЧХ-1, на экране которого получали кривые спектра частот электрических колебаний.

Хорошо заметны изменения спектров частот в зависимости от расположения прорезей маски. Одновременно с этим регистрировали осциллограммы тока с помощью подключенного параллельно осциллографа. Характер этих осциллограмм можно отождествить с профилем участка поверхности, которая имела бы распределение неровностей по частотам их появления, соответствующее определенным процессам технологии. Кривая относится к случаю, когда маска выделяла лишь узкий участок щели, соответствующий одной частоте.

Тогда электрические колебания фототока были близки к синусоидальным. Точность воспроизведения заданных величин во многом зависит от точности изготовления барабана и тщательности юстировки оптической системы, равномерности освещения щели, степени аберраций оптической системы и частотных характеристик каналов связи и усилителей. Таким путем, вероятно, можно воспроизвести лишь характер неровностей на поверхности в удобном для наблюдения масштабе.

Для воспроизведения всей совокупности неровностей на участке поверхности, ограниченном некоторой площадью, видимо, необходимо задаться характером распределения и «спектральным» составом в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Рельеф поверхности

Это раздельное воспроизведение (хотя, возможно, и одновременное) «спектров» неровностей в двух взаимно перпендикулярных направлениях ограничивает наглядность такого синтеза характерных особенностей поверхности.

Несомненно, представляло бы интерес воспроизвести рельеф поверхности путем получения бегущей волны на поверхности жидкости с помощью осциллятора (вибратора), приводимого в действие от упомянутого выше синтезатора. Это привело к мысли о возможности синтезирования с помощью вибраторов на ограниченном участке поверхности жидкости таких колебаний, которые при должным образом выбранном освещении создавали бы впечатление поверхности, имеющей неровности.

Ранее говорилось о сходстве состояния обработанной поверхности с поверхностью жидкости, возмущенной внешними силами. Представим себе систему, состоящую из двух вибраторов, приводимых в действие от двух независимых систем возбуждения с заданными «спектральными» распределениями частот, соответствующими двум взаимно перпендикулярным направлениям на поверхности. При соприкосновении колеблющихся ножей вибраторов с поверхностью жидкости на ней возникнут бегущие волны.

Общий характер распределения этих волн будет подобен неровностям на синтезируемой «поверхности». Освещая поверхность жидкости прерывистым светом, можно наблюдать статическую картину распределения двух поверхностных размерных волн. Эту картину можно сравнить с реальной технологической поверхностью, и тогда встанет вопрос о возможности создания универсального компаратора, в поле зрения которого можно наблюдать исследуемую поверхность и поверхность, «синтезированную» на основе исходных данных «спектральных характеристик.

Идентичность двух поверхностей легко установить даже визуально, что позволит дать ответ, какие средние и типичные характеристики (спектральные или профильные) имеет исследуемая поверхность – фактически без ее профилирования.