薄膜的检测系统与检测方法与流程

本申请涉及薄膜的检测领域，具体而言，涉及一种薄膜的检测系统与检测方法。

背景技术：

在金融领域，验钞机、ATM机、清分机主要通过光学，磁性以及厚度三种方式对纸币真伪进行鉴别与筛选，对应三种方式，市面上目前分别通过光学图像传感器、磁性检测装置与厚度检测装置单独实现，由于这三种方式检测的物理量不同，检测方法的差异，使得三种物方式测量得到的输出数据类型和格式不同，导致输出数据的处理装置比较复杂；另外，三种物理量对应检测的分辨率不同，使得测出的三种物理量数据之间没有对应关系，不利于后续鉴别和筛选。

因此，亟需一种能够同时生成三种分辨率相同的薄膜检测图像的检测系统与方法。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种薄膜的检测系统与检测方法，以生成三种分辨率相同的薄膜检测图像。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种薄膜的检测系统，该检测系统包括：多功能传感器，包括三个检测单元，分别是光学检测单元、磁性检测单元与厚度检测单元，三个上述检测单元用于对待测膜上的各扫描点分别进行光学检测、磁性检测与厚度检测；模数转换单元，上述模数转换单元的输入端与上述光学检测单元的输出端、磁性检测单元的输出端以及厚度检测单元的输出端电连接，上述模数转换单元用于将三个上述检测单元的输出信号分别转化为对应的数字信号；控制单元，与上述多功能传感器以及上述模数转换单元电连接，用于控制上述多功能传感器与上述模数转换单元工作。

进一步地，上述检测系统还包括：补正单元，输入端与上述模数转换单元的输出端电连接，上述补正单元的控制端与上述控制单元电连接，上述补正单元用于将上述模数转换单元输出的数字信号进行补正。

进一步地，上述补正单元包括：补正系数获取模块，与上述模数转换单元的输出端电连接，上述补正系数获取模块用于获取各上述扫描点对应的各上述检测单元的补正系数；计算模块，与上述补正系数获取模块电连接，上述计算模块采用各上述补正系数对上述模数转换单元输出的各数字信号进行补正，上述补正系数与检测上述待测膜时上述模数转换单元输出的数字信号一一对应。

进一步地，上述补正系数获取模块包括：初始数据获取模块，用于获取各上述检测单元的各扫描点的初始数据，上述初始数据包括第一初始数据与第二初始数据，上述光学检测单元的第一初始数据为光学第一初始数据L_1MN，上述光学检测单元的第二初始数据为光学第二初始数据L_2MN，上述磁性检测单元的第一初始数据为磁性第一初始数据M_1MN，上述磁性检测单元的第二初始数据为磁性第二初始数据M_2MN，上述厚度检测单元的第一初始数据为厚度第一初始数据T_1MN，上述厚度检测单元的第二初始数据为厚度第二初始数据T_2MN，其中，M与N分别代表各上述扫描点的行序数与列序数，其中，上述光学检测单元的光源不发光时，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号为上述光学第一初始数据L_1MN，上述光源发光时，扫描上述光学检测单元的焦点处的光学样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号为上述光学第二初始数据L_2MN，上述光学样本薄膜为无文字与图像的白纸，上述磁性检测单元扫描磁性样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的最小数字信号为上述磁性第一初始数据M_1MN，上述磁性检测单元扫描上述磁性样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的最大数字信号为上述磁性第二初始数据M_2MN，上述磁性样本薄膜的表面设置有多个间隔的矩形磁性条，上述多功能传感器没有放置任何薄膜时，上述模数转换单元输出的厚度检测数据对应的数字信号为上述厚度第一初始数据T_1MN，上述厚度检测单元扫描厚度样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的厚度检测数据对应的数字信号为上述厚度检测单元的第二初始数据T_2MN，上述厚度样本薄膜为厚度均匀的薄膜；补正系数计算模块，采用公式K_1MN＝预定灰度值/(L_2MN-L_1MN)计算得到光学补正系数K_1MN，采用公式K_2MN＝预定灰度值/(M_2MN-M_1MN)计算得到磁性补正系数K_2MN，采用公式K_3MN＝预定灰度值/(T_2MN-T_1MN)计算得到厚度补正系数K_3MN。

进一步地，上述计算模块包括：光学计算模块，采用公式(L_MN-L_1MN)×K_1MN对上述L_MN进行补正，其中，上述L_MN为上述光学检测单元扫描上述待测膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号；磁性计算模块，采用公式(M_MN-M_1MN)×K_2MN对上述M_MN进行补正，其中，上述M_MN为上述磁性检测单元扫描上述待测膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的数字信号；厚度计算模块，采用公式(T_MN-T_1MN)×K_3MN或者(T_MN-T_1MN)+T_S对上述T_MN进行补正，其中，上述T_MN为上述厚度检测单元扫描待上述测膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的厚度检测数据对应的数字信号，上述T_S为偏移灰度值。

进一步地，上述检测系统包括：存储单元，与上述补正单元以及上述控制单元电连接，用于存储上述补正系数与上述初始数据。

进一步地，上述检测系统还包括：数模转换单元，与上述磁性检测单元、上述厚度检测单元、上述存储单元以及上述控制单元均电连接，上述数模转换单元用于将校正后的磁性基准电压对应的数字信号转换为电压信号并输入至上述磁性检测单元中，且上述数模转换单元用于将上述校正后的厚度基准电压对应的数字信号转换为电压信号并输入至上述厚度检测单元中，其中，上述校正后的磁性基准电压用于对上述磁性检测单元检测时输出的信号进行校正，上述校正后的厚度基准电压用于对上述厚度检测单元检测时输出的信号进行校正。

进一步地，上述补正单元还包括：磁性基准电压校正模块，采用公式M_RMMN＝M_M+(M_M-M_MMN)，计算校正后的磁性基准电压对应的数字信号M_RMMN，其中，上述M_M为磁性基准电压V_M对应的数字信号，上述M_MMN为在没有放置任何薄膜时，各上述扫描点的磁性检测电压V_MMN对应的数字信号；厚度基准电压校正模块，采用公式T_RTMN＝T_T+(T_T-T_1MN)，计算校正后的厚度基准电压T_RTMN，其中，上述T_T为厚度基准电压V_T对应的数字信号，上述T_1MN为厚度第一初始数据，上述厚度第一初始数据为在上述多功能传感器没有放置任何薄膜时，各上述扫描点的厚度检测电压V_1MN对应的数字信号。

根据本申请的另一方面，提供了一种薄膜的检测方法，该检测方法包括：步骤S1，采用多功能传感器的三个检测单元对待测膜上的各扫描点分别进行光学检测、磁性检测与厚度检测，三个上述检测单元分别为光学检测单元、磁性检测单元与厚度检测单元；步骤S2，将三个上述检测单元的输出信号分别转化为对应的数字信号。

进一步地，上述检测方法还包括：步骤S3，将上述步骤S2中得到的数字信号进行补正。

进一步地，在上述步骤S3之前，上述检测方法还包括：步骤A，获取各扫描点对应的各上述检测单元的补正系数，上述补正系数用于对上述步骤S2获取的数字信号进行补正。

进一步地，上述步骤A包括：步骤A1，获取各上述检测单元的初始数据，上述初始数据包括光学第一初始数据L_1MN、光学第二初始数据L_2MN、磁性第一初始数据M_1MN、磁性第二初始数据M_2MN、厚度第一初始数据T_1MN、厚度第二初始数据T_2MN，其中，M与N分别代表扫描点的行序数与列序数，其中，上述光学检测单元的光源不发光时，上述光学检测单元输出的光学检测数据经模数转化后得到的数字信号为上述光学第一初始数据L_1MN，上述光源发光时，扫描上述光学检测单元的焦点处的光学样本薄膜后，各上述扫描点的光学检测数据经模数转化后的数字信号为上述光学第二初始数据L_2MN，上述磁性检测单元扫描磁性样本薄膜后，各上述扫描点的磁性检测数据经模数转换后的最小数字信号为上述磁性第一初始数据M_1MN，上述磁性检测单元上述扫描磁性样本薄膜后，各上述扫描点的磁性检测数据经模数转化后的最大数字信号为上述磁性第二初始数据M_2MN，上述多功能传感器没有放放置任何薄膜时，上述厚度检测单元输出的厚度检测数据经模数转化后的数字信号为上述厚度第一初始数据T_1MN，上述厚度检测单元扫描厚度样本薄膜时，各上述扫描点的厚度检测数据经模数转化后的数字信号为上述厚度检测单元的第二初始数据T_2MN；步骤A2，利用上述初始数据计算上述补正系数，采用公式K_1MN＝预定灰度值/(L_2MN-L_1MN)计算得到光学补正系数K_1MN，采用公式K_2MN＝预定灰度值/(M_2MN-M_1MN)计算得到磁性补正系数K_2MN，采用公式K_3MN＝预定灰度值/(T_2MN-T_1MN)计算得到厚度补正系数K_3MN。

进一步地，上述步骤S3包括：采用公式(L_MN-L_1MN)×K_1MN对上述L_MN进行补正，其中，上述L_MN为上述光学检测单元扫描上述待测膜后，经模数转换后输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号；采用公式(M_MN-M_1MN)×K_2MN对上述M_MN进行补正，其中，上述M_MN为上述磁性检测单元扫描上述待测膜后，经模数转换后输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的数字信号；采用公式(T_MN-T_1MN)×K_3MN或者(T_MN-T_1MN)+T_S对上述T_MN进行补正，其中，上述T_MN为上述厚度检测单元扫描待上述测膜后，经模数转换后输出的与各上述扫描点的厚度检测数据对应的数字信号，上述T_S为偏移灰度值。

进一步地，上述检测方法还包括：对上述补正系数与上述初始数据的存储过程。

进一步地，在上述步骤S1之前，上述检测方法还包括：对磁性基准电压进行校正并输入上述磁性检测单元中，校正后的上述磁性基准电压对上述磁性检测单元检测时输出的信号进行校正；对厚度基准电压进行校正并输入向上述厚度检测单元中，校正后的上述厚度基准电压对上述厚度检测单元检测时输出的信号进行校正。

进一步地，上述对磁性基准电压进行校正的过程包括：向上述磁性检测单元输入上述磁性基准电压V_M；在上述多功能传感器没有放置任何薄膜时，启动上述磁性检测单元，上述磁性检测单元输出多个磁性检测电压V_MMN；将上述V_M与上述V_MMN分别转换为数字信号M_M与M_MMN，采用公式M_RMMN＝M_M+(M_M-M_MMN)，计算校正后上述的磁性基准电压对应的数字信号M_RMMN；将上述M_RMMN转换为电压信号V_RMMN，上述对厚度基准电压进行校正的过程包括：向上述厚度检测单元输入上述厚度基准电压V_T；在上述多功能传感器没有放置任何薄膜时，启动上述厚度检测单元，上述厚度检测单元输出多个厚度检测电压V_1MN；将上述V_T与上述V_1MN分别转换为数字信号T_T与T_1MN，采用公式T_RTMN＝T_T+(T_T-T_1MN)，计算校正后的上述厚度基准电压对应的数字信号T_RTMN；将上述T_RTMN转换为电压信号V_RTMN。

应用本申请的技术方案，检测系统中控制单元控制的多功能传感器中的三个检测单元，使得这三个检测单元可同时检测薄膜的三种物理量，模数转换单元对三种物理量进行相似的数据处理，简化了数据处理硬件装置，使得检测系统能够产生相同分辨率的不同物理特性的图像。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种典型实施方式提供的检测系统的结构示意图；

图2示出了本申请的一种实施例提供的检测系统的结构示意图；

图3示出了本申请的又一种实施例提供的检测系统的结构示意图；以及

图4示出了本申请的另一种实施例提供的检测系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、多功能传感器；2、模数转换单元；3、补正单元；4、控制单元；5、存储单元；6、数模转换单元。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，同时得到分辨率相同的三种薄膜图像，本申请提出了一种薄膜的检测系统与检测方法。

本申请的一种典型的实施方式中，提出了一种薄膜的检测系统，如图1所示，该检测系统包括多功能传感器1与模数转换单元2以及控制单元4，其中，多功能传感器包括三个检测单元，分别是光学检测单元、磁性检测单元与厚度检测单元，三个上述检测单元用于对待测膜上的各扫描点分别进行光学检测、磁性检测与厚度检测；上述模数转换单元2的输入端与上述光学检测单元的输出端、磁性检测单元的输出端以及厚度检测单元的输出端电连接，上述模数转换单元2用于将三个上述检测单元的输出信号分别转化为对应的数字信号；控制单元4与上述多功能传感器1以及上述模数转换单元2电连接，用于控制上述多功能传感器1与上述模数转换单元2工作。

本申请中的检测系统中控制单元控制的多功能传感器中的三个检测单元，使得三个检测单元可同时检测薄膜的三种物理量，模数转换单元对三种物理量进行相似的数据处理，简化了数据处理硬件装置，使得检测系统能够产生相同分辨率的不同物理特性的图像。

本申请中的多功能传感器包括设置在同一个基板上的光学检测单元、磁性检测单元与厚度检测单元。

其中，光学检测单元包括光学透镜、光学透镜侧面的光源、设置在透镜上方的透明板、设置在透镜下方的线路板以及至少一排光电转换芯片，其中，光电转换芯片设置在线路板上位于透镜的正下方，光电转换芯片的表面上设置有一排感光窗口，光电转换芯片的功能是感光窗口感光，并将光信号转换成电信号。

磁性检测单元包括在共同的框体内设有永磁体、永磁体的上方设有线路基板、信号处理芯片以及设置在线路基板上表面的至少一排感磁芯片，信号处理芯片包含移位逻辑传输功能和差分放大功能，线路基板上表面的感磁芯片和信号处理芯片的上方均设有无磁性的保护板。当带磁原稿经过感磁芯片时，感磁芯片的磁电阻发生变化，从而使感磁芯片的电压输出发生变化。

厚度检测单元包括在共同的框体内设有线路基板、设置在线路基板上的至少一排感应电荷芯片以及设置在线路基板上的公共电极。其中，公共电极的长度与至少一排感应电荷芯片的总长度相对应，公共电极和一排感应电荷芯片的上方均设有保护板。在公共电极上加电压，公共电极与感应电荷芯片间形成电场，感应电荷芯片带电，当原稿经过感应电荷芯片上方时，感应电荷芯片与公共电极间的介电常数发生变化，感应电荷芯片感应的电荷数量发生变化，从而使感应电荷芯片的电压输出发生变化。

这种多功能传感器中的光学检测单元中的光电转换芯片的个数、磁性检测单元中的感磁芯片的个数以及厚度检测单元中的感应电荷芯片的个数均相同，并且，相邻光电转换芯片的间隔、相邻磁性检测单元中的感磁芯片的间隔以及相邻感应电荷芯片的间隔均相同，即光电转换芯片、感磁芯片以及光电转换芯片一一对应，使得三个检测单元的分辨率相同，并且，三个检测单元的输出均是电压，输出格式相同。

本申请中的模数转换单元中可以包括一个模数转换器，也可以包括多个模数转换器，每个模数转换器可以是并行模数转换器，也可以是串行模数转换器。本领域技术人员可以根据具体情况选择合适的模数转换器。

上述的每个模数转换器的分辨率至少为8位，这样可以将检测得到的模拟电信号转换为至少从0至255总共256个离散值。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适分辨率的模数转换器。

为了使得检测系统得到的数据与最终获取的图像更加真实精确，如图2所示，本申请优选上述检测系统还包括补正单元3，该补正单元3的输入端与上述模数转换单元的输出端电连接，上述补正单元的控制端与上述控制单元电连接，上述补正单元用于将上述模数转换单元输出的数字信号进行补正。

补正单元可以为现有技术中的任何一种处理器，例如ARM、DSP或者FPGA。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的处理器作为补正单元。

本申请的另一种实施例中，上述补正单元包括补正系数获取模块与计算模块，其中，补正系数获取模块与上述模数转换单元的输出端电连接，上述补正系数获取模块用于获取各上述扫描点对应的各上述检测单元的补正系数；计算模块与上述补正系数获取模块电连接，上述计算模块采用各上述补正系数对上述模数转换单元输出的各数字信号进行补正，上述补正系数与检测上述待测膜时上述模数转换单元输出的数字信号一一对应。

本申请的再一种实施例中，上述补正系数获取模块包括初始数据获取模块与补正系数计算模块，其中，初始数据获取模块用于获取各上述检测单元的各扫描点的初始数据，上述初始数据包括第一初始数据与第二初始数据，上述光学检测单元的第一初始数据为光学第一初始数据L_1MN，上述光学检测单元的第二初始数据为光学第二初始数据L_2MN，上述磁性检测单元的第一初始数据为磁性第一初始数据M_1MN，上述磁性检测单元的第二初始数据为磁性第二初始数据M_2MN，上述厚度检测单元的第一初始数据为厚度第一初始数据T_1MN，上述厚度检测单元的第二初始数据为厚度第二初始数据T_2MN，其中，M与N分别代表各上述扫描点的行序数与列序数。

上述补正系数计算模块采用公式K_1MN＝预定灰度值/(L_2MN-L_1MN)计算得到光学补正系数K_1MN，采用公式K_2MN＝预定灰度值/(M_2MN-M_1MN)计算得到磁性补正系数K_2MN，采用公式K_3MN＝预定灰度值/(T_2MN-T_1MN)计算得到厚度补正系数K_3MN。

本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的预定灰度值。

本申请的一种优选实施例中，当模数转换器的分辨率为8位时，预定灰度值取50～255之间的任何一个数字。

其中，上述光学检测单元的光源不发光时，启动光学检测单元后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号为上述光学第一初始数据L_1MN，上述光源发光时，光学检测单元扫描其焦点处的光学样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号为上述光学第二初始数据L_2MN。上述光学样本薄膜为无文字与图像的白纸。

磁性检测单元扫描磁性样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的最小数字信号为上述磁性第一初始数据M_1MN，上述磁性检测单元扫描上述磁性样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的最大数字信号为上述磁性第二初始数据M_2MN。上述磁性样本薄膜的表面设置有多个间隔的矩形磁性条。

在多功能传感器没有放置任何薄膜时，启动厚度检测单元扫描，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的厚度检测数据对应的数字信号为上述厚度第一初始数据T_1MN，上述厚度检测单元扫描厚度样本薄膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的的厚度检测数据对应的数字信号为上述厚度检测单元的第二初始数据T_2MN，上述厚度样本薄膜为厚度均匀的薄膜。

为了更加精确地对多功能传感器的三个检测单元输出的检测数据进行补正，上述计算模块包括：光学计算模块、磁性计算模块与厚度计算模块。

上述光学计算模块采用公式(L_MN-L_1MN)×K_1MN对上述L_MN进行补正，其中，上述L_MN为上述光学检测单元扫描上述待测膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的光学检测数据对应的数字信号。

磁性计算模块采用公式(M_MN-M_1MN)×K_2MN对上述M_MN进行补正，其中，上述M_MN为上述磁性检测单元扫描上述待测膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的磁性检测数据对应的数字信号。

厚度计算模块采用公式(T_MN-T_1MN)×K_3MN或者(T_MN-T_1MN)+T_S对上述T_MN进行补正，其中，上述T_MN为上述厚度检测单元扫描待上述测膜后，上述模数转换单元输出的与各上述扫描点的厚度检测数据对应的数字信号。由于T_MN-T_1MN得出的结果可能是负值，而负值在图像中难以显示，因此，为了更精确地显示测试结果，采用偏移灰度值T_S提高计算结果，使得计算结果大于0。

由于现有技术中的厚度检测单元有两种，一种是当多功能传感器没有放置任何待检测的薄膜时，厚度检测单元输出的电压大约在接近0V左右，这时，厚度计算模块采用(T_MN-T_1MN)×K_3MN对上述T_MN进行补正，另一种当多功能传感器没有放置任何待检测的薄膜时，厚度检测单元输出的电压大约在VDD/2左右，这时，厚度计算模块采用公式(T_MN-T_1MN)+T_S对上述T_MN进行补正，上述T_S为偏移灰度值，该值与测试薄膜的厚度特性有关，并且，该值的大小是根据实际需要设定的，是用来提升计算结果的。

一般T_S在50～200之间。本领域技术人员可以根据实际情况设定合适的T_S值。

本申请的再一种实施例中，如图3所示，上述检测系统包括存储单元5，该存储单元5与上述补正单元3以及控制单元4电连接，该单元用于存储上述补正系数与上述初始数据。并且，当需要补正系数与上述初始数据对经过模数转换后的检测数据进行补正时，存储单元5将存储的初始数据与补正系数输入至补正单元3中。

上述的存储单元可以为现有技术中的任何一种可以实现本申请存储作用的存储器，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的存储器作为存储单元，例如可以选择EEPROM存储器或FLASH存储器。

为了使得校正磁性检测单元和厚度检测单元的基准电压，即使磁性检测单元的各扫描点在多功能传感器没有放置任何薄膜时，磁性检测单元的各感磁芯片的输出等于同一电压值，同时使厚度检测单元的各感应电荷芯片的输出等于同一电压值。如图4所示，本申请优选上述检测系统还包括数模转换单元6，该数模转换单元6与上述磁性检测单元、上述厚度检测单元以及上述控制单元4均电连接，上述数模转换单元6用于将上述校正后的磁性基准电压对应的数字信号转换为电压信号并输入至上述磁性检测单元中，且上述数模转换单元6用于将上述校正后的厚度基准电压对应的数字信号转换为电压信号并输入至上述厚度检测单元中，其中，上述校正后的磁性基准电压用于对上述磁性检测单元检测时输出的信号进行校正，上述校正后的厚度基准电压用于对上述厚度检测单元检测时输出的信号进行校正。

本申请中的数模转换单元中可以包括一个数模转换器，也可以包括多个数模转换器，每个数模转换器可以是并行数模转换器，也可以是串行数模转换器。本领域技术人员可以根据具体情况选择合适的数模转换器。

上述的每个数模转换器的分辨率至少为8位，这样可以将检测得到的模拟电信号转换为至少从0至255总共256个离散值。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的数模转换器。

本申请的另一种实施例中，上述补正单元还包括磁性基准电压校正模块与厚度基准电压校正模块。

其中，磁性基准电压校正模块采用公式M_RMMN＝M_M+(M_M-M_MMN)，计算校正后的磁性基准电压对应的数字信号M_RMMN，其中，上述M_M为磁性基准电压V_M对应的数字信号，上述M_MMN为在没有放置任何薄膜时，各上述扫描点的磁性检测电压V_MMN对应的数字信号。

厚度基准电压校正模块采用公式T_RMN＝T_T+(T_T-T_1MN)，计算校正后的厚度基准电压T_RTMN,其中，上述T_T为厚度基准电压V_T对应的数字信号，上述T_1MN为厚度第一初始数据，上述厚度第一初始数据T_1MN为在没有放置任何薄膜时，各上述扫描点的厚度检测电压V_1MN对应的数字信号。

上述的厚度基准电压校正模块适于输出的第一初始数据对应的电压V_1MN在VDD/2左右的厚度检测单元。

本申请的再一种典型的实施方式中，提出了一种薄膜的检测方法，该检测方法包括：步骤S1，采用多功能传感器的三个检测单元对待测膜上的各扫描点分别进行光学检测、磁性检测与厚度检测，三个上述检测单元分别为光学检测单元、磁性检测单元与厚度检测单元；步骤S2，将三个上述检测单元的输出信号分别转化为对应的数字信号。

上述的检测方法能够同时检测薄膜的三种物理量，模数转换单元对三种物理量进行相似的数据处理，简化了数据处理硬件装置，使得检测系统能够产生相同分辨率的不同物理特性的图像。

为了能够得到更加准确的检测图像，本申请优选上述检测方法还包括：步骤S3，将上述步骤S2中得到的数字信号进行补正。

本申请的另一种实施例中，在上述步骤S3之前，上述检测方法还包括：步骤A，获取各扫描点对应的各上述检测单元的补正系数，上述补正系数用于对上述步骤S2获取的数字信号进行补正，待测膜的每一个扫描点的光学检测数据都对应一个补正系数，每一个磁性检测数据都对应一个补正系数，每一个厚度检测数据也对应一个补正系数，也就是说每个扫描点都对应三个补正系数。光学检测单元的补正系数对光学检测单元扫描对应的扫描点得到的检测数据进行补正，磁性检测单元的补正系数对磁性检测单元扫描对应的扫描点得到的检测数据进行补正，厚度检测单元的补正系数对厚度检测单元扫描对应的扫描点得到的检测数据进行补正。

为了更高效地对检测的数据进行补正，本申请的一种实施例中，上述步骤A包括：步骤A1，获取各上述检测单元的初始数据，上述初始数据包括光学第一初始数据L_1MN、光学第二初始数据L_2MN、磁性第一初始数据M_1MN、磁性第二初始数据M_2MN、厚度第一初始数据T_1MN、厚度第二初始数据T_2MN，其中，M与N分别代表扫描点的行序数与列序数；步骤A2，利用上述初始数据计算上述补正系数，采用公式K_1MN＝预定灰度值/(L_2MN-L_1MN)计算得到光学补正系数K_1MN，采用公式K_2MN＝预定灰度值/(M_2MN-M_1MN)计算得到磁性补正系数K_2MN，采用公式K_3MN＝预定灰度值/(T_2MN-T_1MN)计算得到厚度补正系数K_3MN。

预定灰度值可以取0～255之间的任何一个数字。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的预定灰度值。

本申请的一种优选实施例中，当模数转换器的分辨率为8位时，预定灰度值取50～255之间的任何一个数字。

其中，在上述光学检测单元的光源不发光时，启动光学检测单元进行空扫描得到光学检测数据，每个光电转换芯片都会检测到一个光学检测数据，将光学检测数据进行模数转化后得到对应的数字信号，这些数字信号为上述光学第一初始数据L_1MN，上述光学第二初始数据L_2MN为上述光源发光时，扫描上述光学检测单元的焦点处的光学样本薄膜后，各上述扫描点的光学检测数据(即每一个光电转换芯片得检测到的光学检测数据)经模数转化后的数字信号。

上述磁性检测单元扫描磁性样本薄膜后，各上述扫描点的磁性检测数据经模数转换后的最小数字信号为上述磁性第一初始数据M_1MN；上述磁性检测单元上述扫描磁性样本薄膜后，磁性检测单元的每个感磁芯片都会输出磁性检测数据，各上述扫描点的磁性检测数据经模数转化后的最大数字信号为上述磁性第二初始数据M_2MN。

当上述多功能传感器没有放入检测薄膜时，启动厚度检测单元，每个感应电荷芯片都会输出一个厚度检测数据，各上述扫描点的厚度检测数据经模数转化后的数字信号为上述厚度第一初始数据T_1MN，当上述厚度检测单元扫描厚度样本薄膜时，各感应电荷芯片得到的对应各上述扫描点的厚度检测数据经模数转化后的数字信号为上述厚度检测单元的第二初始数据T_2MN。

上述步骤S3包括：采用公式(L_MN-L_1MN)×K_1MN对上述L_MN进行补正，其中，上述光学检测单元扫描上述待测膜后，每个光电转换芯片都输出与每个检测电极对应的一个光学检测数据，这些光学检测数据经过模数转换后输出对应的数字信号为L_MN；采用公式(M_MN-M_1MN)×K_2MN对上述M_MN进行补正，其中，上述磁性检测单元扫描上述待测膜后，每个感磁芯片输出与对应每个检测电极一个磁性检测数据，这些磁性检测数据经过模数转换后输出对应的数字信号为上述M_MN；采用公式(T_MN-T_1MN)×K_3MN或者(T_MN-T_1MN)+T_S对上述T_MN进行补正，其中，上述厚度检测单元扫描待上述测膜后，每个感应电荷芯片输出与每个扫描点对应的厚度检测数据，这些厚度检测数据经过模数转化后得到的数字信号记为T_MN。上述T_S为偏移灰度值。

为了更高效地对检测数据进行补正，本申请优选上述检测方法还包括：对上述补正系数与上述初始数据的存储过程。该存储数据可以随用随取。

本申请的又一种实施例中，在上述步骤S1之前，上述检测方法还包括：对磁性基准电压进行校正并输入上述磁性检测单元中，校正后的上述磁性基准电压对上述磁性检测单元检测时输出的信号进行校正；对厚度基准电压进行校正并输入向上述厚度检测单元中，校正后的上述厚度基准电压对上述厚度检测单元检测时输出的信号进行校正。

磁性基准电压为根据实际需要设置的不检测任何物体时的期望电压，通常为电源电压的一半。

厚度基准电压为根据实际需要设置的不检测任何物体时的期望电压，通常为电源电压的一半，或者略高于0V电压。

本申请的再一种实施例中，上述对磁性基准电压进行校正的过程包括：向上述磁性检测单元输入上述磁性基准电压V_M；在上述多功能传感器没有放置任何检测薄膜时，启动上述磁性检测单元，上述磁性检测单元输出多个磁性检测电压V_MMN；将上述V_M与上述V_MMN分别转换为数字信号M_M与M_MMN，采用公式M_RMMN＝M_M+(M_M-M_MMN)，计算校正后上述的磁性基准电压对应的数字信号M_RMMN；将上述M_RMMN转换为电压信号V_RMMN。

上述对厚度基准电压进行校正的过程包括：向上述厚度检测单元输入上述厚度基准电压V_T；在上述多功能传感器没有放置任何薄膜时，启动上述厚度检测单元，上述厚度检测单元输出多个厚度检测电压V_1MN；将上述V_T与上述V_1MN分别转换为数字信号T_T与T_1MN，采用公式T_RTMN＝T_T+(T_T-T_1MN)，计算校正后的上述厚度基准电压对应的数字信号T_RMN。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例对本申请的方案进行说明。

实施例1

图中3为检测系统的结构框图，其中多功能传感器1包括光学检测单元、磁性检测单元和厚度检测单元。其中，三个检测单元的分辨率均为100DPI，三个检测单元均只有一行检测芯片(光学检测单元中的检测芯片为光电转换芯片，磁性检测单元中的检测芯片为感磁芯片，厚度检测单元中的检测芯片为感应电荷芯片)，且这三个检测单元的一行检测芯片的个数均为720个。

控制单元4控制三个检测单元的时钟频率相同，其中，光学检测单元光源为单色。模数转换单元2为一个三输入端8位的并行模数转换器，三个输入端分别与光学检测单元、磁性检测单元和厚度检测单元的输出端电连接，该模数转换器用于同时将三个检测单元的输出信号转换为数字信号。

补正单元3由FPGA实现，包括补正系数获取模块与计算模块，补正系数获取模块用于计算补正系数，计算模块用于计算补正后的检测数据。其中，补正系数获取模块包括初始数据获取模块与补正系数计算模块。计算模块包括光学计算模块、磁性计算模块与厚度计算模块。存储单元由EEPROM实现，用于存储三个检测单元各个检测芯片的补正用数据和补正系数。控制单元也由FPGA实现，用于控制各单元协同工作。

该薄膜的检测系统的工作流程为：

首先，利用补正单元中的初始数据获取模块与计算模块获取补正系数。

对于光学检测单元，控制单元4控制多功能传感器1的光学检测单元的光源不亮，光学检测单元空扫描一行，得到一行数据，由模数转换单元2转换为8位的数字信号，此数字信号为光学第一初始数据L_11N(L_1MN中的M＝1，因此为L_11N，其中，N＝1,2,……，720)，初始数据获取模块获取光学第一初始数据L_11N。

在光学检测单元焦点位置处放置白基准原稿(光学样本薄膜)，控制单元4控制光源点亮再扫描一行，得到扫描点的光学检测数据，然后将光学检测数据经模数转换为数字信号，此数字信号为光学第二初始数据L_21N(L_2MN中的M＝1，因此为L_21N，其中，N＝1,2,……，720)，初始数据获取模块获取光学第二初始数据L_21N。

补正单元3采用公式K_11N＝217/(L_21N-L_11N)计算光学检测单元每个检测芯片对应的光学补正系数K_11N，将K_11N与L_11N存储在存储单元5中。

对于磁性检测单元，控制单元4控制多功能传感器1的磁性检测单元动态扫描磁性样本薄膜(该样本薄膜上印刷一定宽度的磁性油墨)，获得磁性检测数据，并采用模数转换单元将其转换为数字信号，由补正单元3计算出各检测芯片在这一扫描过程的最大值数字信号和最小数字信号，其中，最小数字信号为磁性第一初始数据M_11N，最大数字信号为磁性第二初始数据M_21N。

采用公式K_2MN＝217/(M_21N-M_11N)计算得到磁性补正系数K_21N，将K_21N与M_11N存储在存储单元5中。

对于厚度检测单元，在没有检测薄膜时，控制单元4控制厚度检测单元扫描一行数据，得到厚度检测数据，采用模数转换单元将厚度检测数据转化为数字信号，这些数字信号为厚度第一初始数据T_11N。

在检测系统放置厚度样本薄膜，扫描此薄膜，获得一行厚度检测数据，将厚度检测数据转化为数字信号，这些数字信号称为厚度第二初始数据T_21N。

补正系数计算模块采用公式K_31N＝217/(T_21N-T_11N)计算得到厚度补正系数K_31N计算完成后将第一初始数据T_11N与K_31N存储到存储单元5中。

其次，采用多功能传感器中的三个检测单元对待测膜进行厚度检测、光学检测与磁性检测。

将待测物放入检测系统中，控制单元4控制多功能传感器的三个检测单元同时扫描待测物，三个检测单元在时钟信号驱动下均依次输出各自的一行的720个数据。以各检测单元的第一个检测芯片的检测数据为例，光学检测单元第一个检测芯片的光学检测数据(对应对一个扫描点的光学检测数据)、磁性检测单元第一个检测芯片的磁性检测数据以及厚度检测单元第一检测芯片的厚度检测数据在一个时钟驱动下同时输出至模数转换单元2中，模数转换单元2将三个数据转换为数字信号，光学检测单元中的第一检测芯片的光学检测数据对应的数字信号记为L₁₁，磁性检测单元中的第一检测芯片的磁性检测数据对应的数字信号记为M₁₁，厚度检测单元的第一检测芯片的厚度检测数据对应的数字信号记为T₁₁。

最后，采用补正单元对模数转换单元输出的数字信号进行补正。

上述三种检测数据对应的数字信号输送至补正单元中，每次开机(打开系统的电源)时，补正单元3从存储单元5中读出三个检测单元各自检测芯片对应的第一初始数据与补正系数，采用公式(L₁₁-L₁₁₁)×K₁₁₁对上述L₁₁进行补正，采用公式(M₁₁-M₁₃₁)×K₂₁₁对上述M₁₁进行补正，采用公式(T₁₁-T₁₃₁)×K₃₁₁对上述T₁₁进行补正。

如此循环直至第720个时钟，补正单元3完成计算三个检测单元各自对应的补正后的数据，即光学检测单元补正后数据为(L_MN-L_1MN)×K_1MN，磁性检测单元补正后数据(M_MN-M_1MN)×K_2MN，厚度检测单元补正后数据为(T_MN-T_1MN)×K_3MN,如此连续扫描多行，即可生成代表三种物理量的辉度图像，其中，M为扫描点的行序数，N为扫描点的列序号。

实施例2

与实施例1不同之处在于光学检测单元的光源为5种，分别为红光、绿光、蓝光、红外光和紫外光，且光学检测单元的时钟频率是磁性检测单元的时钟频率的5倍。磁性检测单元与厚度检测单元的时钟频率是相同的。

由于时钟频率的不同，模数转换单元由两个模数转换器构成，单路模数转换器的输入端与光学检测单元的输出端电连接，双路模数转换器的两个输入端分别与磁性检测单元和厚度检测单元的输出端电连接。此处光学检测单元的光源为5种，即对同一扫描点要分别点亮5种光扫描5次，由于光学检测单元的时钟频率是厚度检测单元的5倍，即光学检测单元5种光依次扫描一行所需的时间与厚度检测单元扫描一行所需要的时间相同。该实施例磁性检测单元和厚度检测单元的数据处理方法同实施例1相同，此处不再赘述。

以下主要说明光学检测单元的数据处理流程。光学检测单元补正时，控制单元4控制多功能传感器1的光学检测单元的光源不亮，光学检测单元空扫描一行，得到一行数据，由模数转换单元2转换为8位的数字信号，此数字信号为光学第一初始数据L_11N(L_1MN中的M＝1，因此为L_11N，其中，N＝1,2,……，720)，初始数据获取模块获取光学第一初始数据L_11N。

然后,在光学检测单元焦点位置处放置白基准原稿(光学样本薄膜)，控制单元4控制光源点亮红光再扫描一行，得到扫描点的光学检测数据，然后将光学检测数据经模数转换为数字信号，此数字信号为红光光学第二初始数据L_21NR(L_2MNR中的M＝1，因此为L_21NR，其中，N＝1,2,……，720，下标中的最后一个字母表征不同的光源，该过程中由于光源是红光，用“R”代表)，初始数据获取模块获取红光光学第二初始数据L_21NR。

采用公式K_11NR＝217/(L_21NR-L_11N)计算红光光学补正系数K_11NR。

如此循环直至第720个时钟，补正单元3完成计算三个检测单元各自对应的补正后的数据。

在光学检测单元焦点位置处放置白基准原稿(光学样本薄膜)，控制单元4控制光源点亮绿光再扫描一行，得到扫描点的光学检测数据，然后将光学检测数据经模数转换为数字信号，此数字信号为绿光光学第二初始数据L_21NR(L_2MNG中的M＝1，因此为L_21NG，其中，N＝1,2,……，720，下标中的最后一个字母表征不同的光源，该过程中由于光源是绿光，用“G”代表)，初始数据获取模块获取绿光光学第二初始数据L_21NG。采用公式K_11NG＝217/(L_21NG-L_11N)计算。

采用同样的方法获取蓝光光学补正系数K_11NB、红外光学补正系数K_11NIR与紫外光光学补正系数K_11NP。将上述所有的补正系数与第一初始数据存储到存储单元中。

扫描待测膜时，控制单元同时控制多功能传感器中磁性检测单元和厚度检测单元外，单独控制光学检测单元以及光学检测单元对应的模数转换单元和后续处理电路，使其在更快的时钟基准下工作。磁性检测单元或厚度检测单元扫描一行数据，对应光学检测单元红光、绿光、蓝光、红外光、紫外光各扫描一行数据,并且经数转换单元转换后的数据分别为上述扫描点的红光光学检测数据对应的数字信号到L_MNR、绿光光学检测数据对应的数字信号L_MNG、红外光光学检测数据对应的数字信号L_MNIR、蓝光光学检测数据对应的数字信号L_MNB以及紫外光学检测数据对应的数字信号到L_MNP。采用公式(L_MNR-L_1MN)×K_1MNR对L_MNIR进行补正，采用公式(L_MNG-L_1MN)×K_1MNG对L_MNIG进行补正，采用公式(L_MNB-L_1MN)×K_1MNB对L_MNIB进行补正，采用公式(L_MNIR-L_1MN)×K_1MNIR对L_MNIIR进行补正，采用公式(L_MNP-L_1MN)×K_1MNP对L_MNIP进行补正。

如此连续扫描多行，即可得到光学检测单元5种光对应的5个图像，1个磁性检测单元图像，1个厚度检测单元图像。

实施例3

与实施例2不同之处在于，多功能传感器中光学检测单元的时钟频率同磁性检测单元以及厚度检测单元的相同，但光学检测单元为五路输出，一个五路模数转换器与光学检测单元对应。光学检测单元5路输出，使得扫描5色光所需的时间和磁性检测单元以及厚度检测单元扫描一行所需的时间相同，五路模数转换器以更快的速度输出转换数据至补正单元3中进行补正处理，其各自补正和数据处理方式同实施例2，此处不再赘述。

实施例4

检测系统的结构框图如图4所示，与实施例3的区别在于，增加了一个数模转换单元6，主要功能为校正多功能传感器中磁性检测单元和厚度检测单元各扫描点的基准电压，减小各扫描点之间由于离散性造成的偏差。补正单元还包括磁性基准电压校正模块与厚度电压校正模块。

数模转换单元中有两个8位数模转换器，一个数模转换器与磁性检测单元电连接，另一个数模转换器与厚度检测单元电连接。磁性检测单元和厚度检测单元各扫描点的基准电压的校正过程如下。

设定磁性检测单元在不检测待测膜时各扫描点输出基准为V_M，厚度检测单元在不检测待测膜时各扫描点输出基准为V_T，控制单元4控制数模转换器输出固定电压V_M给磁性检测单元，控制数模转换器输出固定电压V_T给厚度检测单元，同时启动磁性检测单元和厚度检测单元在多功能传感器没有放置检测任何薄膜时扫描一行数据，经对应的模数转换器转换为数字信号，磁性检测单元的一行数据记为V_M1N,厚度检测单元的一行数据记为V_11N。

磁性基准电压校正模块采用公式M_RM1N＝M_M+(M_M-M_M1N)(即公式M_RMMN＝M_M+(M_M-M_MMN)取M＝1时对应的公式)计算校正后的磁性基准电压对应的数字信号M_RM1N,厚度基准电压校正模块采用公式T_RT1N＝T_T+(T_T-T_11N)(即公式T_RTMN＝T_T+(T_T-T_1MN)取M＝1时对应的公式)，计算校正后的厚度基准电压T_RT1N，将校正后的磁性基准电压对应的数字信号M_RM1N与校正后的厚度基准电压T_RT1N存储在存储单元中。

在后续检测过程中，增加如下控制，即磁性检测单元和厚度检测单元依次输出每个扫描点的数据的同时，控制单元4控制数模转换器输出每个磁性检测点对应的磁性基准电压信号V_RM1N到磁性检测单元，控制单元4控制数模转换器输出每个厚度检测点对应的厚度基准电压信号V_RT1N到厚度检测单元中，将所有磁性检测单元与厚度检测单元的输出进行校正。

磁性检测单元和厚度检测单元后续的检测过程与数据处理过程与实施例1相同，此处不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请中的检测系统中控制单元控制的多功能传感器中的三个检测单元，使得这三个检测单元可同时检测薄膜的三种物理量，模数转换单元对三种物理量进行相似的数据处理，简化了数据处理硬件装置，使得检测系统能够产生相同分辨率的不同物理特性的图像。

2)、本申请中的检测方法能够同时检测薄膜的三种物理量，模数转换单元对三种物理量进行相似的数据处理，简化了数据处理硬件装置，使得检测系统能够产生相同分辨率的不同物理特性的图像。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。