专利名称：薄板的偏振散射激光测厚仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄板的偏振散射激光测厚仪，属于厚度检测技术领域。
背景技术：
国内工业在线板材厚度的检测手段一般是超声测厚，电感测厚，电容测厚和放射 线测厚。这几种技术的精度和应用场合都有一定的局限性。激光厚度测量被认为是一种应 用广泛和精度及可靠性很高的一种技术。激光测量厚度，现有的技术是或者用非偏振激光 的三角法测厚，或者使用强度调制法测厚。这两种方法都各自有着不同的优势，特别是在线 工作现场，环境恶劣吗如高温，高震动和高气流速度等，这给高精度在线检测仪器的应用 带来了很大的技术难度。 由于被测薄板表面对不同偏振光线的反射特性不同，不同偏振特性的光源，用激 光的三角法测厚，测量的结果也不尽相同。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测精确、使用方便的薄板激光测厚仪。
本发明的技术方案是 —种薄板的偏振散射激光测厚仪，包括光源发射驱动电路、仪器电源、电型号放大 及处理电路、激光发射系统、激光接收系统，所述激光发射系统包括激光光源、激光发射透 镜，所述激光接收系统包括光电接收器件、激光接收透镜，在所述激光发射系统中设置有激 光起偏振装置，在所述述激光接收系统中设置有激光检偏振装置。 在所述激光发射系统中，激光光源和激光发射透镜顺序排列，在激光发射透镜后 设置有激光起偏振装置，在所述激光接收系统中，光电接收器件和激光接收透镜顺序排列， 在激光接收透镜后设置有激光检偏振装置。 在所述激光发射系统中，激光起偏振装置设置在激光光源和激光发射透镜之间， 在所述激光接收系统中，激光检偏振装置设置在光电接收器件和激光接收透镜之间。
有益效果本发明结合了激光的三角法测厚的优点，通过利用光的偏振特性加入 了激光强度调制测量厚度的原理，使得测厚仪克服了表面不同材质和粗糙程度的影响，因 为在工业现场中被测薄板表面不可能是绝对的标准镜面，应具有一定粗糙程度。而且由于 被测表面材质的不同，表面对偏振光线的反射特性也很不相同。通过对不同材质的表面对 偏振光散射的特性，通过测量反射光的偏振态的变化和偏振强度的变化，补偿由于表面材 质和粗糙程度所带来的测量影响，同时本测厚仪也可以通过选择光束的最佳偏振状态，从 而提高了测量的精度。
图1是传统的激光三角法测厚仪结构图；
图2是本发明的第一种结构示意 图3是本发明的第二种结构示意图；
图4是本发明的原理示意图；
图5是本发明的测厚原理示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。 —种薄板的偏振散射激光测厚仪，包括光源发射驱动电路7、仪器电源8、电型号
放大及处理电路9、激光发射系统、激光接收系统，所述激光发射系统包括激光光源1、激光
发射透镜3，所述激光接收系统包括光电接收器件2、激光接收透镜4，在所述激光发射系统
中设置有激光起偏振装置5，在所述述激光接收系统中设置有激光检偏振装置6。 在所述激光发射系统中，激光光源1和激光发射透镜3顺序排列，在激光发射透镜
3后设置有激光起偏振装置5，在所述激光接收系统中，光电接收器件2和激光接收透镜4
顺序排列，在激光接收透镜4后设置有激光检偏振装置6。 在所述激光发射系统中，激光起偏振装置5设置在激光光源1和激光发射透镜3 之间，在所述激光接收系统中，激光检偏振装置6设置在光电接收器件2和激光接收透镜4 之间。 本发明中构成激光三角法测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。 图4是本发明的原理示意图。本薄板的偏振散射激光测厚仪的光学系统分别由偏 振光学发射系统11和偏振光学接收系统12组成。在偏振光学发射系统11内，光源发出的 光投射进入一个光偏振发生装置，通过这个光偏振发生装置后的光束将成为偏振束A1，这 个组合的光学发射系统11将这束偏振激光束Al被聚焦在被测薄板的表面位置I。被测的 薄板表面将光学发射系统11投射到其上的聚焦光束反射后被偏振光学接收系统12接收。 被测薄板的表面在位置I时，通过整个光学系统的位置设定，这时发射光束Al和接收光束 Bl的夹角为a度，当被测薄板的表面在位置II时，这时发射光束11和接收光束12的夹角 将不在是a度，根据这个发射光束11和接收光束12的夹角的变化，通过几何三角的关系 计算出被测表面位置I和位置II之间的距离。通过接收电路和信号处理和运算电路，计算 出位置I和位置II之间的距离偏差Ah。 因为在工业现场中被测薄板表面不可能是绝对的标准镜面，应具有一定粗糙程 度。而且由于被测表面材质的不同，表面对偏振光线的反射特性也很不相同。通过对不同 材质的表面对偏振光散射的特性，通过测量反射光的偏振态的变化和偏振强度的变化，补 偿由于表面材质和粗糙程度所带来的测量影响。同时本系统也可以通过选择光束的最佳偏 振状态，而提高测量精度。因此，位置I和位置II之间的更精确的距离偏差应为Ah+e。
图5为测厚原理示意图。将一对相同的如图1所示，可以测量薄板表面位置的测 量装置分别放置在被测薄板N两面。先用一已知厚度H的标准薄板M替代被测薄板N。调 整偏振激光发射系统11和偏振激光接收系统12，同时在薄板的另一边调整偏振激光发射 系统13和偏振激光接收系统14，从而标定整个测厚系统。根据图4中所阐述的原理，当本 发明在测量薄板厚度时，偏振激光发射系统11和偏振激光接收系统12测出被测薄板N的 一个表面和对应的标准薄板M表面的距离偏差Ahl。这时发射光束A1和接收光束B1的夹角为a度，同样的原理偏振激光发射系统13和偏振激光接收系统14测出被测薄板N的 另一个表面和与之对应的标准薄板M表面的距离偏差Ah2。这时发射光束A2和接收光束 B2的夹角为13度，这样根据这两个偏差和标准薄板M的厚度，被测薄板N的厚度就被准确 的测出被测薄板N的厚度=H± Ahl士 Ah2
同样考虑表面材质特性和粗糙程度的因素。
被测薄板N的厚度=H± Ahl士 Ah2+el+e2 在实际应用中被测薄板N的厚度可以是大于，也可以是小于标准薄板M的厚度，因 此在上面的被测薄板N厚度的计算公式中，出现"+ "或者"-"。在图5中的示例，被测薄板 N的厚度=H-Ahl-Ah2+el+e2 本发明结合了激光的三角法测厚的优点，通过利用光的偏振特性加入了激光强度 调制测量厚度的原理，使得系统克服了表面不同材质和粗糙程度的影响，从而提高了测量 的精度。
权利要求
一种薄板的偏振散射激光测厚仪，包括光源发射驱动电路(7)、仪器电源(8)、电型号放大及处理电路(9)、激光发射系统、激光接收系统，所述激光发射系统包括激光光源(1)、激光发射透镜(3)，所述激光接收系统包括光电接收器件(2)、激光接收透镜(4)，其特征在于在所述激光发射系统中设置有激光起偏振装置(5)，在所述述激光接收系统中设置有激光检偏振装置(6)。
2. 根据权利要求1所述的一种薄板的偏振散射激光测厚仪，其特征在于在所述激光 发射系统中，激光光源(1)和激光发射透镜(3)顺序排列，在激光发射透镜(3)后设置有激 光起偏振装置(5)，在所述激光接收系统中，光电接收器件(2)和激光接收透镜(4)顺序排 列，在激光接收透镜(4)后设置有激光检偏振装置(6)。
3. 根据权利要求1所述的一种薄板的偏振散射激光测厚仪，其特征在于在所述激光 发射系统中，激光起偏振装置(5)设置在激光光源(1)和激光发射透镜(3)之间，在所述激 光接收系统中，激光检偏振装置(6)设置在光电接收器件(2)和激光接收透镜(4)之间。
全文摘要
本发明公开了一种薄板的偏振散射激光测厚仪，包括光源发射驱动电路、仪器电源、电型号放大及处理电路、激光发射系统、激光接收系统，激光发射系统包括激光光源、激光发射透镜，激光接收系统包括光电接收器件、激光接收透镜，在激光发射系统中设置激光起偏振装置，在激光接收系统中设置激光检偏振装置。由于被测表面材质的不同，表面对偏振光线的反射特性也不相同，通过对不同材质表面对偏振光散射的特性，测量反射光的偏振态的变化和偏振强度的变化，补偿由于表面材质和粗糙程度所带来的测量影响，提高了测量的精度。
文档编号G01B11/06GK101701797SQ20091023453
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者徐育, 林忠义 申请人:无锡精工泰创科技有限公司