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：
本实用新型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。
发明内容本实用新型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。本实用新型的技术方案是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，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。有益效果本实用新型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；[0011]图2是本实用新型的第一种结构示意图；图3是本实用新型的第二种结构示意图；图4是本实用新型的原理示意图；图5是本实用新型的测厚原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。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，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。本实用新型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是本实用新型的原理示意图。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 Al，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α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α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Π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Al和接收光束Bl的 夹角为α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β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士 Δ hi 士 Δ h2 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士 Δ hi 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本实用新型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。
专利摘要本实用新型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G01B11/06GK201555564SQ20092025555
公开日2010年8月18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