一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备技术

本发明专利技术属于纸张厚度检测技术领域，公开了一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备，其中所述方法包括如下步骤：实施动态检测，发射太赫兹脉冲；根据脉冲反射获取太赫兹时域波形图并进行处理；建立厚度提取模型，计算待测纸张折射率和纸张厚度；动态检测结束，获得实时二维纸张厚度曲线图；其中所述设备包括检测组件、驱动组件和安装组件，驱动组件用于驱动安装组件，并且通过安装组件的配合带动检测组件产生往复移动；本发明专利技术提供的一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备，可提高工业纸张检测中的检测精度和检测效率，同时能够实现动态检测、实时和在线监控工业纸张制造流程，满足实际工业检测实时性需求。

A method and equipment of terahertz dynamic measuring paper thickness

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备
本专利技术属于纸张厚度检测
，具体涉及一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备。
技术介绍
纸张厚度是表征纸张质量的重要指标之一，因此，在纸张的生产过程中，常将纸张厚度作为生产过程参数进行监控。纸张厚度的检测有接触式和非接触式两种。接触式使用卡尺等工具测量，所用设备具有结构简单成本低廉的优势，但是直接接触纸张可能会对产品质量产生不利影响，且不适合在线检测。非接触式测量工具不与纸张直接接触，适合在线检测。目前，工业上常用于纸张检测的方法是基于β射线和x射线传感器，但是β射线和x射线存在电离辐射，会对人体存在一定损害。太赫兹(THz)波是指位于微波和红外频段之间的电磁波，频率范围在0.1-10THz之间。太赫兹波技术具有如下技术特点：(1)太赫兹波长比可见光和红外光要长，受物质颗粒散射影响较小；(2)THz光子的能量辐射低且只有10^-3量级，比X射线的10^3量级要小得多，不易破坏被检测的物质，可以用于无损检测；(3)利用太赫兹时域光谱技术可以获得亚皮秒、飞秒时间分辨率，信噪比高；(4)太赫兹时域光谱技术采用光脉冲取样探测方法，可以获得太赫兹波的瞬态电场，即同时得到振幅和相位信息。在现有技术中，提出了多种实现太赫兹无损检测的方式，但是在纸张的制造工艺流程中，实时在线动态监控纸张的制造质量对于快速制造高质量和稳定的纸质显得异常重要，这对太赫兹装置设计和检测流程设计提出很高的要求。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术有必要提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，以提高工业纸张检测中的检测精度和检测效率；同时，还有必要提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备，能够实现动态检测、实时和在线监控工业纸张制造流程，以满足实际工业检测实时性需求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，包括如下步骤：S1.动态测定纸张样品，以S11或S12的工作方式进行，使得检测组件向被检测纸张样品发射太赫兹脉冲；其中，S11.被检测纸张相对于检测组件静止，检测组件进行移动检测，并在移动过程中接收反射的太赫兹回波信号，以形成太赫兹时域波形图；S12.检测组件相对于被检测纸张静止，被检测纸张进行移动检测，由检测组件接收反射的太赫兹回波信号，以形成太赫兹时域波形图；S2.获取脉冲与纸张样品作用后的太赫兹时域波形图；S3.对太赫兹时域波形图的动态光谱数据进行处理；排除因背景噪声及杂质因素引起的抖动，以提高检测的准确度；具体为将太赫兹时域波形图进行平滑处理，消除上述波形图中的细小杂峰；S4.动态测定待测纸张，检测组件向待测纸张发射太赫兹脉冲，脉冲在空气与待测纸张交界面产生第一次反射，记为第一太赫兹回波信号，并获取回波时间t1；S5.太赫兹脉冲透射至待测纸张内部，并在待测纸张的另一侧产生第二次反射，该发射中携带有待测纸张的内部信息，记为第二太赫兹回波信号，并获取回波时间t2；S6.计算第二太赫兹回波信号相对于第一太赫兹回波信号的延迟时间ΔT，其中ΔT＝|t2-t1|；S7.建立厚度提取模型：S71.当太赫兹脉冲垂直入射到被测纸张样品表面时，测得两者时间差为ΔT1，则纸张样品厚度d1为：d1＝c·ΔT1/(2n)，其中c为真空中的光速，n为纸张样品的折射率；S72.当太赫兹脉冲以θ角度入射到被测纸张样品表面，测得两者时间差为ΔT2，则纸张样品厚度d2为：其中c为真空中的光速，n为纸张样品的折射率；S73.基于(1)与(2)所测的纸张样品相同，因此d1＝d2，得出纸张样品的折射率n为：S74.得出待测纸张折射率n后依据折射率n计算待测纸张厚度。另外，还包括厚度相关系数M，并通过M简化厚度提取模型：d＝M·ΔT；所述厚度相关系数M采用人为设置、或通过检测标准纸张样品的若干分布点采用飞行时间差平均化的方法形成；S8.结束动态检测，获得二维纸张厚度曲线图。本专利技术还提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备，包括检测组件、驱动组件和安装组件，其中所述检测组件固定于安装组件上，且通过安装组件形成可调式安装，所述驱动组件用于驱动安装组件，并且通过安装组件的配合带动检测组件产生往复移动。优选的，所述检测组件包括底座、分光镜、接收装置和发射装置，其中所述底座直接与安装组件固定，所述发射装置用于向待测纸张发射太赫兹波，所述接收装置用于接收经待测纸张反射回的太赫兹波，所述分光镜为半透半反镜头构成，用于改变太赫兹回波信号的反射方向，并保证接收装置能接收到太赫兹回波信号。优选的，所述安装组件包括延伸架、滑台和调节组件，其中所述调节组件包括第一连接耳和转台，所述第一连接耳直接焊接于底座的底端，所述转台的顶部延伸有第二连接耳，所述第二连接耳与第一连接耳上均开设有通孔，且通孔内贯穿有限位螺栓，形成第二连接耳与第一连接耳的连接，所述限位螺栓的一端套有锁紧螺母，实现调节组件的锁紧固定。优选的，所述滑台顶部焊接有与转台适配的弧形固定座，且弧形固定座上开设有滑孔，所述转台沿滑孔产生相对转动，且转台内贯穿有定位销，实现转台的定位固定。优选的，所述滑台的一侧焊接延伸架，且延伸架上安装有马达，所述滑台远离延伸架的一侧形成有配合凹槽，且配合凹槽的一侧配合有导轨，所述导轨与马达组合形成驱动组件，且通过马达的驱动使安装组件沿导轨往复移动。优选的，所述导轨的一侧外壁上设有直齿条，所述马达的输出端转动连接有齿轮，且齿轮与直齿条啮合连接。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)基于本专利技术所提供的检测方法能有效实现工业纸张的多张同检，同时基于筛选或补差计算的方式还保证了多张同检时的检测精度，既满工业应用中检测精确度的需求，又满足检测效率的需求。(2)本专利技术所提供一种太赫兹检测纸张厚度的设备，能够实现动态检测、实时和在线监控工业纸张制造流程，满足实际工业检测实时性的需求。(3)本专利技术所提供的检测设备中，还基于安装组件的设置实现了检测组件的活动调节，以保证检测组件与待测纸张能有效保持相对垂直的位置，进而保证太赫兹波射入和反射的精度。附图说明图1为本专利技术中一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法的一实施例的流程图；图2为本专利技术中一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法的另一实施例的流程图；图3为本专利技术中一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备的立体图；图4为本专利技术中检测组件的俯视示意图；图5为图3中的A处放大图；图6为本专利技术中安装组件的结构示意图；图7为本专利技术中一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备的一使用示意图；图8为本专利技术中一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备的另一使用示意图；图中：10-检测组件、11-底座、12-分光镜、13-发射装置、14-接收装置、20-驱动组件、21-导轨、22-马达、23-齿轮、30-安装组件、31-延伸架、32-滑台、321-配合凹槽、322-弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1.动态测定纸张样品，检测组件向被检测纸张样品发射太赫兹脉冲；/nS2.获取脉冲与纸张样品作用后的太赫兹时域波形图；/nS3.对太赫兹时域波形图的动态光谱数据进行处理；/nS4.动态测定待测纸张，检测组件向待测纸张发射太赫兹脉冲，脉冲在空气与待测纸张交界面产生第一次反射，记为第一太赫兹回波信号，并获取回波时间t1；/nS5.太赫兹脉冲透射至待测纸张内部，并在待测纸张的另一侧产生第二次反射，该发射中携带有待测纸张的内部信息，记为第二太赫兹回波信号，并获取回波时间t2；/nS6.计算第二太赫兹回波信号相对于第一太赫兹回波信号的延迟时间ΔT，其中ΔT＝|t2-t1|；/nS7.建立厚度提取模型，根据延迟时间ΔT计算纸张折射率，并以此计算待测纸张厚度；/nS8.结束动态检测，获得二维纸张厚度曲线图。/n

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.动态测定纸张样品，检测组件向被检测纸张样品发射太赫兹脉冲；
S2.获取脉冲与纸张样品作用后的太赫兹时域波形图；
S3.对太赫兹时域波形图的动态光谱数据进行处理；
S4.动态测定待测纸张，检测组件向待测纸张发射太赫兹脉冲，脉冲在空气与待测纸张交界面产生第一次反射，记为第一太赫兹回波信号，并获取回波时间t1；
S5.太赫兹脉冲透射至待测纸张内部，并在待测纸张的另一侧产生第二次反射，该发射中携带有待测纸张的内部信息，记为第二太赫兹回波信号，并获取回波时间t2；
S6.计算第二太赫兹回波信号相对于第一太赫兹回波信号的延迟时间ΔT，其中ΔT＝|t2-t1|；
S7.建立厚度提取模型，根据延迟时间ΔT计算纸张折射率，并以此计算待测纸张厚度；
S8.结束动态检测，获得二维纸张厚度曲线图。


2.根据权利要求1所述的一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，其特征在于，所述步骤S1中的动态检测包括S11和S12两种使用方式：
S11.被检测纸张相对于检测组件静止，检测组件进行移动检测，并在移动过程中接收反射的太赫兹回波信号，以形成太赫兹时域波形图；
S12.检测组件相对于被检测纸张静止，被检测纸张进行移动检测，由检测组件接收反射的太赫兹回波信号，以形成太赫兹时域波形图。


3.根据权利要求1所述的一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，其特征在于，所述步骤S7中的建立厚度提取模型的方法如下：
S71.太赫兹脉冲垂直入射到被测纸张样品表面，测得两者时间差为ΔT1，则纸张样品厚度d1为：d1＝c·ΔT1/(2n)，其中c为真空中的光速，n为纸张样品的折射率；
S72.太赫兹脉冲以θ角度入射到被测纸张样品表面，测得两者时间差为ΔT2，则纸张样品厚度d2为：



其中c为真空中的光速，n为纸张样品的折射率；
S73.基于S71与S72所测的纸张样品相同，因此d1＝d2，得出纸张样品的折射率n为：



S74.根据S73所形成的计算公式，计算待测纸张的折射率，并依据折射率计算待测纸张厚度。


4.根据权利要求3所述的一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，其特征在于，还包括厚度相关系数M，并通过M简化厚度提取模型：d＝M·ΔT；所述厚度相关系数M采用人为设置、或通过检测标准纸张样品的若干分布点采用飞行时间差平均化的方法形成。


5.一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪鹏达，洪鹏辉，朱柏仁，洪宝璇，方小姣，
申请(专利权)人：深圳市矽赫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44