專利名稱：一種金屬薄帶厚度的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及以采用光學(xué)方法為特征的計(jì)量設(shè)備，尤其涉及一種金屬薄帶厚度的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
金屬精密薄帶一般厚度在100um以下，目前主要在100um-10um之間，屬于高附加值產(chǎn)品。在金屬帶材的生產(chǎn)過程中，厚度的控制至關(guān)重要，是必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。目前，國內(nèi)外測(cè)厚方面的主要技術(shù)有1.射線法測(cè)量厚度。根據(jù)同種金屬不同厚度的薄帶與射線的作用程度不同可測(cè)量出薄帶的厚度。由于不同金屬與射線的作用程度(吸收、色散)各不相同，因此測(cè)量時(shí)對(duì)每種金屬都要用各自的標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行標(biāo)定(多重標(biāo)定)，實(shí)際應(yīng)用中比較復(fù)雜，而且射線應(yīng)用過程中危險(xiǎn)程度較高限制了它的廣泛使用。2.應(yīng)用電渦流效應(yīng)測(cè)量厚度。這是一種較廣泛使用的技術(shù)，安全、方便，但由于電渦流效應(yīng)與金屬種類有關(guān)，該方法對(duì)一部分金屬失效，對(duì)那些有效的金屬，被測(cè)對(duì)象厚度不能太薄，另外也存在多重標(biāo)定問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種金屬薄帶厚度的測(cè)量裝置，用邁克爾遜干涉儀串聯(lián)組成差分干涉系統(tǒng)，能夠測(cè)量薄至微米級(jí)、無基板支撐或透明基板支撐的金屬薄帶的厚度。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下測(cè)量原理是將被測(cè)金屬薄帶放置在兩個(gè)邁克爾遜干涉儀之間，被測(cè)金屬薄帶的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面分別作為每個(gè)干涉儀中的一個(gè)反射面；這兩個(gè)邁克爾遜干涉儀串聯(lián)組成差分干涉系統(tǒng)；一個(gè)低相干度光源經(jīng)第一傳光系統(tǒng)照射至第一個(gè)邁克爾遜干涉儀，第一個(gè)邁克爾遜干涉儀的輸出光經(jīng)第二傳光系統(tǒng)作為光源照射至第二個(gè)邁克爾遜干涉儀，第二個(gè)邁克爾遜干涉儀的輸出光經(jīng)第三傳光系統(tǒng)被光電接收器接收，經(jīng)信號(hào)處理器處理得被測(cè)薄帶的厚度。
測(cè)量裝置包括低相干度光源、第一個(gè)邁克爾遜干涉儀、第二個(gè)邁克爾遜干涉儀、第一、第二、第三傳光系統(tǒng)，光電接收器，信號(hào)處理器；第一個(gè)邁克爾遜干涉儀、第二個(gè)邁克爾遜干涉儀放置在被測(cè)金屬薄帶的兩側(cè)，一個(gè)低相干度光源經(jīng)第一傳光系統(tǒng)照射至第一個(gè)邁克爾遜干涉儀中的分光器，干涉光經(jīng)第二傳光系統(tǒng)至第二個(gè)邁克爾遜干涉儀中的分光器，干涉光經(jīng)第三傳光系統(tǒng)、光電接收器接至信號(hào)處理器。
所說的分光器為分束鏡或光纖耦合器；低相干度光源為寬帶光源，第一、第二、第三傳光系統(tǒng)分別為傳光光纖，光電接收器是單元光電接收器，陣列光電接收器，CCD陣列光譜儀，信號(hào)處理器為數(shù)據(jù)處理PC機(jī)。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是利用兩個(gè)邁克爾遜干涉儀串聯(lián)構(gòu)成差分干涉儀，兩個(gè)干涉儀的測(cè)量反射面由薄帶的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面承擔(dān)，這種干涉系統(tǒng)的最后輸出信號(hào)只與薄帶的厚度有關(guān)，而與薄帶在測(cè)量光路的位置無關(guān)，這樣儀器既有干涉測(cè)量的高精度、高靈敏度，又具有較強(qiáng)的抗干擾能力。鑒于上述，本實(shí)用新型提出的金屬極薄帶厚度測(cè)量系統(tǒng)具有非接觸性、非破壞性、高精度、快速檢測(cè)、結(jié)構(gòu)緊湊、安全、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。適合那些不透明，兩面都有較高光學(xué)反射率、無基底支撐或透明基底支撐的極薄帶材的厚度測(cè)量。


圖1是本實(shí)用新型測(cè)量裝置的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型測(cè)量裝置的實(shí)施例框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，包括低相干度光源、第一個(gè)邁克爾遜干涉儀、第二個(gè)邁克爾遜干涉儀、第一、第二、第三傳光系統(tǒng)，光電接收器，信號(hào)處理器；第一個(gè)邁克爾遜干涉儀、第二個(gè)邁克爾遜干涉儀放置在被測(cè)金屬薄帶的兩側(cè)，一個(gè)低相干度光源經(jīng)第一傳光系統(tǒng)照射至第一個(gè)邁克爾遜干涉儀中的分光器，干涉光經(jīng)第二傳光系統(tǒng)至第二個(gè)邁克爾遜干涉儀中的分光器，干涉光經(jīng)第三傳光系統(tǒng)、光電接收器接至信號(hào)處理器。
如圖2所示，是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該裝置包括寬帶光源1、透鏡L1、傳光光纖5，包括由分束鏡BS1、參考反射鏡M和被測(cè)薄帶4的一個(gè)表面組成的第一個(gè)邁克爾遜干涉儀2、透鏡L2、傳光光纖6，透鏡L3、包括由分束鏡BS2、參考反射鏡M2和被測(cè)薄帶4的另一個(gè)對(duì)應(yīng)表面組成的第二個(gè)邁克爾遜干涉儀3、透鏡L4、傳光光纖7，CCD陣列光譜儀8，和數(shù)據(jù)處理PC機(jī)9。寬帶光源1通過透鏡L1準(zhǔn)直后經(jīng)傳光光纖5照射第一個(gè)邁克爾遜干涉儀2，該干涉儀的測(cè)量反射鏡是被測(cè)薄帶4的一個(gè)表面，干涉儀的參考反射鏡M1調(diào)整到與被測(cè)薄帶成平行平板，且光程差(記為x)可調(diào)。該干涉儀的輸出光經(jīng)透鏡L2會(huì)聚到傳光光纖6，再經(jīng)過透鏡L3照射第二個(gè)邁克爾遜干涉儀3，該干涉儀的測(cè)量反射鏡是被測(cè)薄帶4的另一個(gè)對(duì)應(yīng)表面，它的參考反射鏡M2也調(diào)整到與被測(cè)薄帶成平行平板，且光程差(記為y)可調(diào)。兩個(gè)干涉儀照射到薄帶兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面的光的位置應(yīng)處于薄帶被測(cè)點(diǎn)垂直厚度的兩個(gè)表面對(duì)應(yīng)點(diǎn)。調(diào)整x和y使得當(dāng)薄帶厚度為零時(shí)x與y相等，放入薄帶時(shí)x，y都遠(yuǎn)大于光源的相干長度。邁克爾遜干涉儀3輸出光經(jīng)透鏡L4會(huì)聚到傳光光纖7后送入CCD陣列光譜儀8，這時(shí)光譜儀8接收到的干涉光譜信號(hào)就只與薄帶厚度有關(guān)，數(shù)據(jù)處理PC機(jī)9處理干涉光譜信號(hào)并計(jì)算出薄帶厚度。
當(dāng)每個(gè)干涉儀的參考反射鏡以及兩個(gè)干涉儀的相對(duì)位置固定時(shí)，儀器的測(cè)量范圍在1um到40um之間。改變兩個(gè)光程差x，y中任意一個(gè)等效于把薄帶增加或減少相應(yīng)的厚度，因此可改變測(cè)量范圍。
權(quán)利要求1.一種金屬薄帶厚度的測(cè)量裝置，其特征在于包括低相干度光源、第一個(gè)邁克爾遜干涉儀、第二個(gè)邁克爾遜干涉儀、第一、第二、第三傳光系統(tǒng)，光電接收器，信號(hào)處理器；第一個(gè)邁克爾遜干涉儀、第二個(gè)邁克爾遜干涉儀對(duì)稱放置在被測(cè)金屬薄帶的兩側(cè)，一個(gè)低相干度光源經(jīng)第一傳光系統(tǒng)照射至第一個(gè)邁克爾遜干涉儀中的分光器，干涉光經(jīng)第二傳光系統(tǒng)至第二個(gè)邁克爾遜干涉儀中的分光器，干涉光經(jīng)第三傳光系統(tǒng)、光電接收器接至信號(hào)處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬薄帶厚度測(cè)量裝置，其特征在于所說的分光器為分束鏡或光纖耦合器；低相干度光源為寬帶光源(1)，第一、第二、第三傳光系統(tǒng)分別為傳光光纖(5、6、7)，光電接收器是單元光電接收器，陣列光電接收器，CCD陣列光譜儀(8)，信號(hào)處理器為數(shù)據(jù)處理PC機(jī)(9)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種金屬薄帶厚度的測(cè)量裝置。將被測(cè)金屬薄帶放置在兩個(gè)邁克爾遜干涉儀之間，被測(cè)金屬薄帶的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面分別作為每個(gè)干涉儀中的一個(gè)反射面；這兩個(gè)邁克爾遜干涉儀串聯(lián)組成差分干涉系統(tǒng)；一個(gè)低相干度光源經(jīng)第一傳光系統(tǒng)照射至第一個(gè)邁克爾遜干涉儀，第一個(gè)邁克爾遜干涉儀的輸出光經(jīng)第二傳光系統(tǒng)作為光源照射至第二個(gè)邁克爾遜干涉儀，第二個(gè)邁克爾遜干涉儀的輸出光經(jīng)第三傳光系統(tǒng)被光電接收器接收，經(jīng)信號(hào)處理器處理得被測(cè)薄帶的厚度。本實(shí)用新型這種差分測(cè)量方法具有測(cè)量靈敏度高，抗振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。適合那些不透明，兩面都有較高光學(xué)反射率、無基底支撐或透明基底支撐的極薄帶材的厚度測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/06GK2684144SQ200420021908
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月12日
發(fā)明者嚴(yán)惠民, 杜艷麗, 施柏煊 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)