專利名稱：薄板的偏振散射激光測厚儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種薄板的偏振散射激光測厚儀，屬于厚度檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)工業(yè)在線板材厚度的檢測手段一般是超聲測厚，電感測厚，電容測厚和放射 線測厚。這幾種技術(shù)的精度和應(yīng)用場合都有一定的局限性。激光厚度測量被認(rèn)為是一種應(yīng) 用廣泛和精度及可靠性很高的一種技術(shù)。激光測量厚度，現(xiàn)有的技術(shù)是或者用非偏振激光 的三角法測厚，或者使用強(qiáng)度調(diào)制法測厚。這兩種方法都各自有著不同的優(yōu)勢，特別是在線 工作現(xiàn)場，環(huán)境惡劣嗎如高溫，高震動(dòng)和高氣流速度等，這給高精度在線檢測儀器的應(yīng)用 帶來了很大的技術(shù)難度。由于被測薄板表面對(duì)不同偏振光線的反射特性不同，不同偏振特性的光源，用激 光的三角法測厚，測量的結(jié)果也不盡相同。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種檢測精確、使用方便的薄板激光測厚 儀。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種薄板的偏振散射激光測厚儀，包括光源發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、儀器電源、電型號(hào)放大 及處理電路、激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)，所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光光源、激光發(fā)射透 鏡，所述激光接收系統(tǒng)包括光電接收器件、激光接收透鏡，在所述激光發(fā)射系統(tǒng)中設(shè)置有激 光起偏振裝置，在所述述激光接收系統(tǒng)中設(shè)置有激光檢偏振裝置。在所述激光發(fā)射系統(tǒng)中，激光光源和激光發(fā)射透鏡順序排列，在激光發(fā)射透鏡后 設(shè)置有激光起偏振裝置，在所述激光接收系統(tǒng)中，光電接收器件和激光接收透鏡順序排列， 在激光接收透鏡后設(shè)置有激光檢偏振裝置。在所述激光發(fā)射系統(tǒng)中，激光起偏振裝置設(shè)置在激光光源和激光發(fā)射透鏡之間， 在所述激光接收系統(tǒng)中，激光檢偏振裝置設(shè)置在光電接收器件和激光接收透鏡之間。有益效果本實(shí)用新型結(jié)合了激光的三角法測厚的優(yōu)點(diǎn)，通過利用光的偏振特性 加入了激光強(qiáng)度調(diào)制測量厚度的原理，使得測厚儀克服了表面不同材質(zhì)和粗糙程度的影 響，因?yàn)樵诠I(yè)現(xiàn)場中被測薄板表面不可能是絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)鏡面，應(yīng)具有一定粗糙程度。而 且由于被測表面材質(zhì)的不同，表面對(duì)偏振光線的反射特性也很不相同。通過對(duì)不同材質(zhì)的 表面對(duì)偏振光散射的特性，通過測量反射光的偏振態(tài)的變化和偏振強(qiáng)度的變化，補(bǔ)償由于 表面材質(zhì)和粗糙程度所帶來的測量影響，同時(shí)本測厚儀也可以通過選擇光束的最佳偏振狀 態(tài)，從而提高了測量的精度。

圖1是傳統(tǒng)的激光三角法測厚儀結(jié)構(gòu)圖；[0011]圖2是本實(shí)用新型的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的原理示意圖；圖5是本實(shí)用新型的測厚原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。一種薄板的偏振散射激光測厚儀，包括光源發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路7、儀器電源8、電型號(hào) 放大及處理電路9、激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)，所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光光源1、激光 發(fā)射透鏡3，所述激光接收系統(tǒng)包括光電接收器件2、激光接收透鏡4，在所述激光發(fā)射系統(tǒng) 中設(shè)置有激光起偏振裝置5，在所述述激光接收系統(tǒng)中設(shè)置有激光檢偏振裝置6。在所述激光發(fā)射系統(tǒng)中，激光光源1和激光發(fā)射透鏡3順序排列，在激光發(fā)射透鏡 3后設(shè)置有激光起偏振裝置5，在所述激光接收系統(tǒng)中，光電接收器件2和激光接收透鏡4 順序排列，在激光接收透鏡4后設(shè)置有激光檢偏振裝置6。在所述激光發(fā)射系統(tǒng)中，激光起偏振裝置5設(shè)置在激光光源1和激光發(fā)射透鏡3 之間，在所述激光接收系統(tǒng)中，激光檢偏振裝置6設(shè)置在光電接收器件2和激光接收透鏡4 之間。本實(shí)用新型中構(gòu)成激光三角法測量的光源可以使用偏振激光光源，也可以使用非 偏振激光光源。圖4是本實(shí)用新型的原理示意圖。本薄板的偏振散射激光測厚儀的光學(xué)系統(tǒng)分別 由偏振光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)11和偏振光學(xué)接收系統(tǒng)12組成。在偏振光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)11內(nèi)，光源 發(fā)出的光投射進(jìn)入一個(gè)光偏振發(fā)生裝置，通過這個(gè)光偏振發(fā)生裝置后的光束將成為偏振束 Al，這個(gè)組合的光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)11將這束偏振激光束Al被聚焦在被測薄板的表面位置I。被 測的薄板表面將光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)11投射到其上的聚焦光束反射后被偏振光學(xué)接收系統(tǒng)12接 收。被測薄板的表面在位置I時(shí)，通過整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的位置設(shè)定，這時(shí)發(fā)射光束Al和接收 光束Bl的夾角為α度，當(dāng)被測薄板的表面在位置II時(shí)，這時(shí)發(fā)射光束11和接收光束12 的夾角將不在是α度，根據(jù)這個(gè)發(fā)射光束11和接收光束12的夾角的變化，通過幾何三角 的關(guān)系計(jì)算出被測表面位置I和位置Π之間的距離。通過接收電路和信號(hào)處理和運(yùn)算電 路，計(jì)算出位置I和位置II之間的距離偏差A(yù)h。因?yàn)樵诠I(yè)現(xiàn)場中被測薄板表面不可能是絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)鏡面，應(yīng)具有一定粗糙程 度。而且由于被測表面材質(zhì)的不同，表面對(duì)偏振光線的反射特性也很不相同。通過對(duì)不同 材質(zhì)的表面對(duì)偏振光散射的特性，通過測量反射光的偏振態(tài)的變化和偏振強(qiáng)度的變化，補(bǔ) 償由于表面材質(zhì)和粗糙程度所帶來的測量影響。同時(shí)本系統(tǒng)也可以通過選擇光束的最佳偏 振狀態(tài)，而提高測量精度。因此，位置I和位置II之間的更精確的距離偏差應(yīng)為Ah+e。圖5為測厚原理示意圖。將一對(duì)相同的如圖1所示，可以測量薄板表面位置的測 量裝置分別放置在被測薄板N兩面。先用一已知厚度H的標(biāo)準(zhǔn)薄板M替代被測薄板N。調(diào) 整偏振激光發(fā)射系統(tǒng)11和偏振激光接收系統(tǒng)12，同時(shí)在薄板的另一邊調(diào)整偏振激光發(fā)射 系統(tǒng)13和偏振激光接收系統(tǒng)14，從而標(biāo)定整個(gè)測厚系統(tǒng)。根據(jù)圖4中所闡述的原理，當(dāng)本 發(fā)明在測量薄板厚度時(shí)，偏振激光發(fā)射系統(tǒng)11和偏振激光接收系統(tǒng)12測出被測薄板N的一個(gè)表面和對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)薄板M表面的距離偏差A(yù)hl。這時(shí)發(fā)射光束Al和接收光束Bl的 夾角為α度，同樣的原理偏振激光發(fā)射系統(tǒng)13和偏振激光接收系統(tǒng)14測出被測薄板N的 另一個(gè)表面和與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)薄板M表面的距離偏差A(yù)h2。這時(shí)發(fā)射光束A2和接收光束 B2的夾角為β度，這樣根據(jù)這兩個(gè)偏差和標(biāo)準(zhǔn)薄板M的厚度，被測薄板N的厚度就被準(zhǔn)確 的測出被測薄板N的厚度=H士 Δ hi 士 Δ h2 同樣考慮表面材質(zhì)特性和粗糙程度的因素。被測薄板N 的厚度=H士 Δ hi 士 Ah2+el+e2在實(shí)際應(yīng)用中被測薄板N的厚度可以是大于，也可以是小于標(biāo)準(zhǔn)薄板M的厚度，因 此在上面的被測薄板N厚度的計(jì)算公式中，出現(xiàn)“ + ”或者“-”。在圖5中的示例，被測薄板 N 的厚度=H-Ahl-Ah2+el+e2本實(shí)用新型結(jié)合了激光的三角法測厚的優(yōu)點(diǎn)，通過利用光的偏振特性加入了激光 強(qiáng)度調(diào)制測量厚度的原理，使得系統(tǒng)克服了表面不同材質(zhì)和粗糙程度的影響，從而提高了 測量的精度。
權(quán)利要求一種薄板的偏振散射激光測厚儀，包括光源發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路(7)、儀器電源(8)、電型號(hào)放大及處理電路(9)、激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)，所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光光源(1)、激光發(fā)射透鏡(3)，所述激光接收系統(tǒng)包括光電接收器件(2)、激光接收透鏡(4)，其特征在于在所述激光發(fā)射系統(tǒng)中設(shè)置有激光起偏振裝置(5)，在所述述激光接收系統(tǒng)中設(shè)置有激光檢偏振裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄板的偏振散射激光測厚儀，其特征在于在所述激光 發(fā)射系統(tǒng)中，激光光源(1)和激光發(fā)射透鏡(3)順序排列，在激光發(fā)射透鏡(3)后設(shè)置有激 光起偏振裝置(5)，在所述激光接收系統(tǒng)中，光電接收器件(2)和激光接收透鏡(4)順序排 列，在激光接收透鏡(4)后設(shè)置有激光檢偏振裝置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄板的偏振散射激光測厚儀，其特征在于在所述激光 發(fā)射系統(tǒng)中，激光起偏振裝置(5)設(shè)置在激光光源(1)和激光發(fā)射透鏡(3)之間，在所述激 光接收系統(tǒng)中，激光檢偏振裝置(6)設(shè)置在光電接收器件(2)和激光接收透鏡(4)之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種薄板的偏振散射激光測厚儀，包括光源發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、儀器電源、電型號(hào)放大及處理電路、激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)，激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光光源、激光發(fā)射透鏡，激光接收系統(tǒng)包括光電接收器件、激光接收透鏡，在激光發(fā)射系統(tǒng)中設(shè)置激光起偏振裝置，在激光接收系統(tǒng)中設(shè)置激光檢偏振裝置。由于被測表面材質(zhì)的不同，表面對(duì)偏振光線的反射特性也不相同，通過對(duì)不同材質(zhì)表面對(duì)偏振光散射的特性，測量反射光的偏振態(tài)的變化和偏振強(qiáng)度的變化，補(bǔ)償由于表面材質(zhì)和粗糙程度所帶來的測量影響，提高了測量的精度。
文檔編號(hào)G01B11/06GK201555564SQ20092025555
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者徐育, 林忠義 申請(qǐng)人:無錫精工泰創(chuàng)科技有限公司