一种多功能X射线定向仪及方法与流程
本发明属于单晶材料加工领域，具体涉及一种多功能X射线定向仪及方法。
背景技术：
采用X射线衍射技术对单晶材料进行无损检测是工业上一种常用的技术手段，通过单晶晶片对X射线的衍射，可以得到待测晶片的特征曲线，基于该特征曲线就可以分析得到待测晶片的品质特征参数。
目前，用于各单晶材料无损检测的X射线定向仪是各自独立的，呈现“一机一片”现象，仪器自动化水平不高，如何智能判断单晶材料缺陷类型的问题亟待解决；各单晶材料检测的数据相互独立，没有建立相互借鉴、参考，随着数据融合技术的发展，通过某种单晶材料的相关数据推测另一种单晶材料相关特征也应提上日程。目前X射线探测器接收信号比较弱，杂波较多，随着设备精度要求的提高，X射线探测器的稳定度亟待提高。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种多功能X射线定向仪及方法。
本发明的技术方案：
一种多功能X射线定向仪，包括：
工作台、防辐射保护罩、X射线发生系统、衍射线接收系统、晶体样品旋转台和计算机控制系统；
所述工作台上方设有防辐射保护罩；
所述X射线发生系统包括：X射线用高压电源、X射线发生器支架、X射线发生器和单色器，X射线用高压电源设置在工作台下方，并与X射线发生器连接，X射线发生器通过X射线发生器支架固定在工作台上，单色器固定在X射线发生器上，使X射线发生器发出射线照射在单色器上，且经过单色器过滤的X射线能够照射在晶片样品旋转台上待测晶片的中心；
所述衍射线接收系统包括闪烁探测器、闪烁探测器支架和信号调理模块，用于接收待测晶片衍射的X射线的闪烁探测器通过闪烁探测器支架固定在工作台上，闪烁探测器与信号调理模块连接，信号调理模块放置于工作台下方；
所述晶体样品旋转台包括步进电机、步进电机驱动装置、转动轴、手轮、样品放置台、抽气机和螺栓，步进电机及步进电机驱动装置设置于工作台下方，步进电机驱动装置与步进电机相连，步进电机通过转动轴与样品放置台相连，手轮与转动轴相连，样品放置台通过螺栓固定在转动轴上，抽气机与样品放置台连接；
所述计算机控制系统包括采样器、PLC控制模块、工业用PC机，采样器的采样端与信号调理模块相连接，采样器的输出端与PLC控制模块输入端相连接，PLC控制模块输出端与步进电机驱动装置相连，工业用PC机与PLC控制模块相连。
所述样品放置台包括台架和气孔墙，台架通过螺栓固定在转动轴上，样品放置台可通过拆卸螺栓进行更换，气孔墙中的气孔与抽气机相连，气孔墙跟盛放的待测晶片形状相同。
所述样品放置台台架与气孔墙夹角为90°或台架与气孔墙之间设有斜度调节栓，台架与气孔墙之间夹角可调。
根据多功能X射线定向仪进行晶体缺陷识别的方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：PLC控制模块通过步进电机驱动装置驱动样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：如果待测晶片为未知晶体，则执行步骤9，否则，执行步骤10；
步骤9：工业用PC机计算每种晶体知识库缺陷样本中与待测晶体的匹配缺陷样本，并将匹配缺陷样本进行数据融合，得到该待测晶体的知识库缺陷样本；所述每种晶体知识库中包含该种晶体的不同缺陷类型的峰形数据即缺陷样本；
步骤9-1：提取第i种晶体知识库缺陷样本与待测晶片峰形数据构成初始矩阵；
步骤9-2：对初始矩阵使用模糊聚类分析得到模糊等价矩阵：
步骤9-3：根据模糊等价矩阵得到晶体知识库缺陷样本中与待测晶体的峰形数据相似度最高的缺陷样本，得到待测晶体与第i种晶体的匹配缺陷样本，即目标类；
步骤9-4：重复以上过程，直到对所有晶体种类的知识库中缺陷样本进行匹配，得到待测晶体与所有晶体种类的目标类；
步骤9-5：用得到的目标类构建目标类矩阵，对目标类矩阵中元素进行信度分配，并计算信度函数；
步骤9-6：根据DS证据融合规则对信度函数进行数据融合，融合后的基本信度函数Bel为：
Bel＝(M1,M2,…,Mj，…，Mn)
其中，Mj为第j个目标类的信任概率；
步骤9-7：根据目标类及其信任概率，计算得到融合后的未知晶体的知识库缺陷样本；
步骤9-8：为未知晶体建立新的晶体知识库，并将未知晶体的知识库缺陷样本放入新的晶体知识库中。
步骤10：计算待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本中与待测晶体峰形数据的最大相似度值，并根据最大相似度值确定待测晶体缺陷类型或建立新的晶体缺陷样本：
步骤10-1：提取与待测晶体相同种类的晶体知识库缺陷样本；
步骤10-2：利用待测晶体峰形数据和待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本构成初始矩阵；
步骤10-3：对初始矩阵使用模糊聚类分析得到模糊等价矩阵：
步骤10-4：根据模糊等价矩阵计算待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本中与待测晶体峰形数据相似度的最大值λ*；
步骤10-5：规定阈值λ，若λ*≥λ，则待测晶体所属缺陷类型为与待测晶体峰形数据相似度最大的缺陷样本所属的缺陷类型；若λ*<λ，则将该峰形数据做为新的缺陷样本放入该晶体知识库中。
根据多功能X射线定向仪进行不同晶体特征测定的方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：PLC控制模块通过步进电机驱动装置驱动样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤9：修正峰形曲线，并消除峰形曲线角度误差，得到标准峰形曲线；
步骤10：根据标准峰形曲线提取特征，并进行存储和显示。
利用多功能X射线定向仪进行手动定向测定的方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：手动摇动手轮控制样品放置台旋转，同时，PLC将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤7：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤8：判断峰形曲线是否达到最大值，是，消除峰形曲线角度误差，并执行步骤9，否则，返回步骤6，继续摇动手轮；
步骤9：根据峰形曲线提取特征，并进行存储和显示。
利用多功能X射线定向仪进行获取角度误差的方法，包括如下步骤：
步骤1：将已知标准角度的晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：PLC控制模块通过步进电机驱动装置驱动样品放置台旋转或手动控制样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤9：计算峰形曲线达到最大值时对应的角度与晶片标准角度之差，即为角度误差。
有益效果：本发明的一种多功能X射线定向仪及方法与现有技术相比较有以下优势：
(1)本发明集多种单晶体用X射线定向仪测量系统于一体，这种一体化的设计达到了降低设备成本、保证产品一致性、显著提高生产效率目的；
(2)对各单晶材料检测的数据进行融合整理，并对其进行智能判断，根据当前测量数据，智能得到单晶材料的缺陷类型，进而达到在没有大量数据支持的情况下，根据已知单晶材料的相关数据能推测出某种新单晶材料的相关特征的要求，大大提高了已有数据的利用效率，降低了人工判断误差；
(3)使用闪烁探测器作为X射线探测器，稳定度较高，抗干扰能力强，弥补了盖革管接收信号较弱，输出脉冲波形不标准，杂波较多，受干扰严重的不足。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的一种多功能X射线定向仪的结构示意图，1工作台，2防辐射保护罩，3X射线用高压电源，4X射线发生器支架，5X射线发生器，6单色器，7闪烁探测器，8闪烁探测器支架，9信号调理模块，10步进电机，11步进电机驱动装置，12转动轴，13手轮，14样品放置台，15抽气机，16螺栓，17采样器，18PLC控制模块，19工业用PC机，20打印机，21待测晶体；
图2为本发明一种实施方式的信号调理模块的电路原理图；
图3为本发明一种实施方式的方形样品放置台结构示意图，22台架，23气孔墙；
图4为本发明一种实施方式的圆形样品放置台结构示意图；
图5为本发明一种实施方式的气孔墙斜度可调方形样品放置台结构示意图，24斜度调节栓；
图6为本发明一种实施方式的气孔墙斜度可调圆形样品放置台结构示意图；
图7为本发明一种实施方式的回摆曲线测定系统流程图；
图8为本发明一种实施方式的单晶体参数测定系统流程图；
图9为本发明一种实施方式的SC切型测定系统流程图；
图10为本发明一种实施方式的硅单晶测定系统流程图；
图11为本发明一种实施方式的半自动定向仪测定系统流程图；
图12为本发明一种实施方式的晶体缺陷识别方法流程图；
图13为本发明一种实施方式的晶体缺陷识别方法中DS证据融合过程流程图；
图14为本发明一种实施方式的晶体缺陷识别方法中模糊聚类分析过程流程图；
图15为本发明一种实施方式的手动定向仪测定方法流程图；
图16为本发明一种实施方式的自动获取角度误差方法流程图；
图17为本发明一种实施方式的手动获取角度误差方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。
本实施方式的一种多功能X射线定向仪，如图1所示，包括：
工作台1、防辐射保护罩2、X射线发生系统、衍射线接收系统、晶体样品旋转台和计算机控制系统；
所述工作台1上方设有防辐射保护罩2；
所述X射线发生系统包括：X射线用高压电源3、X射线发生器支架4、X射线发生器5和单色器6，X射线用高压电源3设置在工作台1下方，并与X射线发生器5连接，X射线发生器5通过X射线发生器支架4固定在工作台1上，单色器6固定在X射线发生器5上，X射线管的出口射线照射在单色器6上，去掉Kβ及连续谱线，剩下的较单色化的Kα射线照射在晶片样品旋转台上的被测晶片21上，并与被测晶片21中心交于一点；
所述衍射线接收系统包括闪烁探测器7、闪烁探测器支架8和信号调理模块9，闪烁探测器7通过闪烁探测器支架8固定在工作台1上，闪烁探测器7用于接收待测晶片21衍射的X射线，并将接收的X射线的强度转换成所对应的脉冲频率信号，闪烁探测器7的输出端与信号调理模块9的输入端DIN连接，如图2所示，闪烁探测器7输出的脉冲频率信号经过信号调理模块电路进行滤波、放大、比较、数字缓冲、积分放大和滤波跟随处理后输出。
所述晶体样品旋转台包括步进电机10、步进电机驱动装置11、转动轴12、手轮13、样品放置台14、抽气机15和螺栓16，步进电机10及步进电机驱动装置11设置于工作台1下方，步进电机驱动装置11与步进电机10相连，步进电机10通过转动轴12与样品放置台14相连，手轮13与转动轴12相连，样品放置台14通过螺栓16固定在转动轴12上，抽气机15与样品放置台14连接；
所述样品放置台14通过拆卸螺栓16进行更换。
所述计算机控制系统包括采样器17、PLC控制模块18、工业用PC机19和打印机20，所述工业用PC机19设置有：回摆曲线测定系统，单晶体参数测定系统，SC切型测定系统，硅单晶测定系统，半自动定向仪测定系统，手动定向仪测定系统以及晶体缺陷识别系统；采样器17的采样端与图2所示的信号调理模块9的输出端VOUT相连接，采样器17的输出端与PLC控制模块18输入端相连接，PLC控制模块18输出端与步进电机驱动装置11相连，工业用PC机19与PLC控制模块18相连，工业用PC机19主要进行数据处理、模型计算、特征提取、显示、打印、存储、缺陷识别以及参数设定等功能，工业用PC机19将系统测量相关参数通过串口通讯传送到PLC控制模块18，由PLC控制模块18输出脉冲控制步进电机10旋转；打印机20与工业用PC机19连接，用于打印峰型曲线和晶体特征检测结果。
如图3到图6所示，所述样品放置台包括台架22和气孔墙23，台架22通过螺栓16固定在转动轴12上，气孔墙23中的气孔与抽气机15相连，根据待测晶片不同，样品放置台有多种，如图3所示，样品放置台的台架22与气孔墙23夹角为90°，气孔墙23跟盛放的待测晶片的宽度W和高度H相同；如图4所示，样品放置台的台架22与气孔墙23夹角为90°，气孔墙23跟盛放的待测晶片的半径R相同；如图5所示，样品放置台的台架22与气孔墙23之间设有斜度调节栓24，台架22与气孔墙23之间夹角可调，气孔墙23跟盛放的待测晶片的宽度W和高度H相同；如图6所示，样品放置台的台架22与气孔墙23之间设有斜度调节栓24，气孔墙23跟盛放的待测晶片的半径R相同。
所述回摆曲线测定系统，如图7所示，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，PLC控制样品放置台旋转，同时将峰形数据发送给工业用PC机，工业用PC机根据峰形数据得到峰形曲线，使用回摆曲线特征模型对得到的峰形曲线进行修正，得到标准的回摆曲线后，根据标准的回摆曲线提取特征：半峰宽度、峰值角度和峰值高度，重复执行n次上述操作，并将关键特征半峰宽度取平均值后存储和显示。
所述单晶体参数测定系统，如图8所示，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，PLC控制样品放置台旋转，同时将峰形数据发送给工业用PC机，工业用PC机根据峰形数据得到峰形曲线，使用单晶体参数特征模型对得到的峰形曲线进行修正，得到标准的峰形曲线后，根据标准的峰形曲线提取特征：峰值角度和峰值高度，重复执行n次上述操作，并将关键特征峰值角度取平均值后存储和显示。
所述SC切型测定系统，如图9所示，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，PLC控制样品放置台旋转，同时将峰形数据发送给工业用PC机，工业用PC机根据峰形数据得到峰形曲线，使用SC切型特征模型对得到的峰形曲线进行修正，得到标准的峰形曲线后，根据标准的峰形曲线提取特征：峰值角度和峰值高度，重复执行n次上述操作，并将关键特征峰值角度取平均值后存储和显示。
所述硅单晶测定系统，如图10所示，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，PLC控制样品放置台旋转，同时将峰形数据发送给工业用PC机，工业用PC机根据峰形数据得到峰形曲线，使用硅单晶参数特征模型对得到的峰形曲线进行修正，得到标准的峰形曲线后，根据标准的峰形曲线提取特征：峰值角度和峰值高度，重复执行n次上述操作，并将关键特征峰值角度取平均值后存储和显示；判断是否需要更换晶片测量面，是，更换晶片测量面后重复以上操作，否，检测结束。
所述半自动定向仪测定系统，如图11所示，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，PLC控制样品放置台旋转，同时将峰形数据发送给工业用PC机，工业用PC机根据峰形数据得到峰形曲线，对得到的峰形曲线进行修正，得到标准的峰形曲线后，根据标准的峰形曲线提取特征：峰值角度和峰值高度，重复执行n次上述操作，并将关键特征峰值角度取平均值后存储和显示。
所述手动定向仪测定系统，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，摇动手轮控制样品放置台旋转，同时，PLC将峰形数据发送给工业用PC机，PC机根据峰形数据得到峰形曲线，对得到的峰形曲线进行修正，得到标准的峰形曲线后，根据标准的峰形曲线提取特征：峰值角度和峰值高度，并将关键特征峰值角度进行存储和显示。
所述晶体缺陷识别系统，闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并发送给信号调理模块处理，采样器将信号调理模块输出的电压模拟量转化为峰形数据，PLC控制样品放置台旋转，同时将峰形数据发送给工业用PC机，工业用PC机根据峰形数据得到峰形曲线，如果待测晶体为未知晶体，工业用PC机计算每种晶体知识库缺陷样本中与待测晶体的匹配缺陷样本，并将匹配缺陷样本进行数据融合，得到该待测晶体的知识库缺陷样本；所述每种晶体知识库中包含该种晶体的不同缺陷类型的峰形数据即缺陷样本；如果待测晶体为已知晶体，计算待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本中与待测晶体峰形数据的最大相似度值，并根据最大相似度值确定待测晶体缺陷类型或建立新的晶体缺陷样本。
如图12所示，利用多功能X射线定向仪进行晶体缺陷识别的方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：PLC控制模块通过步进电机驱动装置驱动样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：如果待测晶片为未知晶体，则执行步骤9，否则，执行步骤10；
步骤9：工业用PC机计算每种晶体知识库缺陷样本中与待测晶体的匹配缺陷样本，并将匹配缺陷样本进行数据融合，得到该待测晶体的知识库缺陷样本；所述每种晶体知识库中包含该种晶体的不同缺陷类型的峰形数据即缺陷样本：
步骤9-1：提取第i种晶体知识库缺陷样本与待测晶片峰形数据构成初始矩阵；
步骤9-2：对初始使用模糊聚类分析得到模糊等价矩阵R*：
步骤9-3：根据R*得到晶体知识库缺陷样本中与待测晶体峰形数据相似度最高的缺陷类型，即待测晶体与第i种晶体的匹配缺陷类型，即目标类；
步骤9-4：重复以上过程，直到对所有晶体种类的知识库进行匹配，得到待测晶体与所有晶体种类的目标类；
步骤9-5：如图13所示，用得到的目标类构建目标类矩阵，对目标类矩阵中元素进行信度分配，并计算信度函数，具体方法为：
步骤9-5-1：构建目标类矩阵其中，为目标类，n*为目标类数量，X*j＝[x*1j,x*2j,…,x*mj]T，x*1j,x*2j,…,x*mj为第j个目标类的m个特征性状，原始数据矩阵表示为：
记目标类矩阵θ中每一行为：其中i＝1,2,…,m；
步骤9-5-2：本实施方式采用最大值规格化方法进行标准化处理，得到标准数据矩阵为：
其中N＝max{x*i1,x*i2,…,x*in}，j＝1,2,…,n*；
步骤9-5-3：基本信度分配矩阵为：
其中，基本信度分配函数：
步骤9-5-4：信度函数：
步骤9-6：根据DS证据融合规则对信度函数进行数据融合，融合后的基本信度函数Bel为：
其中，Mj为第j个目标类x*j的信任概率；
本实施方式中，基本信度函数Bel的计算方法为：设和融合后的信度函数为：
其中：
步骤9-7：根据目标类及其信任概率，计算得到融合后的未知晶体的知识库样本X*：
其中，xi*为待测晶体的知识库缺陷样本的第i个特征性状值；
步骤9-8：为未知晶体建立新的知识库，并将未知晶体的知识库缺陷样本放入知识库中；
步骤10：计算待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本中与待测晶体峰形数据的最大相似度值，并根据最大相似度值确定待测晶体缺陷类型或建立新的晶体缺陷样本：
步骤10-1：提取与待测晶体相同种类的晶体知识库缺陷样本；
步骤10-2：利用待测晶体峰形数据和待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本构成初始矩阵；
步骤10-3：对初始矩阵使用模糊聚类分析得到模糊等价矩阵R*；
步骤10-4：根据模糊等价矩阵计算待测晶体所属种类的晶体知识库缺陷样本中与待测晶体峰形数据相似度的最大值λ*；
步骤10-5：规定阈值λ，若λ*≥λ，则待测晶体所属缺陷类型为与待测晶体峰形数据相似度最大的缺陷样本所属的缺陷类型；若λ*<λ，则将该峰形数据做为新的缺陷样本放入该晶体知识库中。
如图14所示，所述模糊聚类分析过程包括如下步骤：
(1)设其论域为：
其中，X1为待测晶体峰形数据，为晶体知识库中缺陷样本；
xi*1,…,xi*m为的m个特征性状，i*＝1,2,…,n，j*＝1,2,…,m；得到原始数据矩阵：
(2)本实施方式使用最大值规格化方法对U进行标准化处理，得到标准矩阵：
其中，
(3)采用相关系数法建立模糊相似矩阵R：
其中，
(4)使用平方法求传递闭包，再用传递闭包求取模糊等价矩阵R*，即
当时，
本实施方式中，利用多功能X射线定向仪进行不同晶体特征测定的方法，包括：
步骤1：将待测晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定检测操作次数n、待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：PLC控制模块通过步进电机驱动装置驱动样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤9：修正峰形曲线，并消除峰形曲线角度误差，得到标准峰形曲线；
步骤10：根据标准峰形曲线提取特征，包括半峰宽度、峰值角度和峰值高度；
步骤11：判断是否达到检测操作次数n，是，计算得到的关键特征平均值后，进行存储和显示，执行步骤12；否，则执行步骤1；
步骤12：判断是否更换晶片，是，更换晶片，并执行步骤1；否，检测结束；
如图15所示，利用多功能X射线定向仪进行手动定向测定的方法，包括如下步骤：
步骤1：将待测晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：手动摇动手轮控制样品放置台旋转，同时，PLC将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤7：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤8：判断峰形曲线是否达到最大值，是，执行步骤9，否则，继续摇动手轮；
步骤9：根据峰形曲线提取特征，并进行存储和显示；
步骤10：判断是否更换晶片，是，消除峰形曲线角度误差，并更换晶片，并执行步骤1；否，检测结束。
如图16所示，利用多功能X射线定向仪进行自动获取角度误差的方法，包括如下步骤：
步骤1：将已知标准角度的晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：PLC控制模块通过步进电机驱动装置驱动样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤9：计算峰形曲线达到最大值时对应的角度与晶片标准角度之差，即为角度误差。
本实施方式中校准操作为执行6次校准操作后，取角度误差平均值，例如：标准角度为13°20′00″，若6次操作的最大峰值对应角度均为13°20′05″，即角度误差为+5″，进行检测操作时，将峰形数据中角度值减去5″角度误差，消除因机械结构产生的系统误差，提高测量精确度。
如图17所示，利用多功能X射线定向仪进行手动获取角度误差的方法，包括如下步骤：
步骤1：将已知标准角度的晶片放置在样品放置台上；
步骤2：X射线发生器发射X射线；
步骤3：闪烁探测器采集待测晶片衍射的X射线，并将X射线的强度转换成脉冲频率信号后，发送给信号调理模块；
步骤4：信号调理模块将闪烁探测器输出的脉冲频率信号进行放大滤波整形，并进行频压转换处理后，发送给采样器；
步骤5：采样器将接收到的信号调理模块输出的电压模拟量转化为数字量即峰形数据，发送给PLC控制模块；
步骤6：通过工业用PC机设定待测晶体的名称、待测晶体的本次测量面、待测晶体的理论峰值角度和本次测量的扫描角度范围，并发送给PLC控制模块；
步骤7：手动控制样品放置台旋转，同时，PLC控制模块将接收到的采样器发送的峰形数据发送给工业用PC机；
步骤8：工业用PC机根据PLC控制模块发送峰形数据得到峰形曲线；
步骤9：计算峰形曲线达到最大值时对应的角度与晶片标准角度之差，即为角度误差。
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