CN102359768A - 微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置 - Google Patents

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Abstract

本发明微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，包括测试部、用于将测试部移动到预定检测位置的伺服控制部，其中，测试部包括扫频发射器和射频接收器，扫频发射器、射频接收器分别设置在待测玻璃表面的两侧，扫频发射器发射的入射微波穿透待测玻璃后成为透射微波，射频接收器接收透射微波，以得到的透射微波的性能参数来计算出玻璃厚度。本发明采用微波测量玻璃镜厚度来解决现有技术存在的问题，同时改被动的厚度定量测量为主动性的频率读取，并可间接检验所镀膜的反射效率及均匀性。

Description

微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置
技术领域
本发明涉及一种玻璃厚度测试装置，尤其是一种微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置。
背景技术
作为新能源行业的重要组成部分的太阳能发电产业，聚光热发电是具有很大潜力和经济技术竞争优势的项目，未来的发展前途广阔。其装置的聚光反射镜组件在建设发电站所需设备中使用量是最大的，在大规模的反射镜组件生产过程中，如何使在线检测的速度与生产成品的速度相匹配，即在不影响生产产量的同时有效提高整个***的合格品分拣率，成为了问题的关键。由于反射镜组件制造工艺的复杂性和外形庞大，一般的测量方法难以满足巨大的生产量的要求，需要一套自动控制的检测***配合生产线设备同步进行检测。 
同时，根据现代化生产质量管理的要求，检测设备还需要具备对生产设备的精密度进行鉴定的最基本的功能，即对所生产的产品一致性予以监测。此处，玻璃镜厚度的一致性是一个重要指标，根据厚度测量的要求尽量采用弹性的方法，以适合不同精度需求。现有超声测量厚度的尺寸存在精度低的问题，激光测距必须在相同介质中进行，不能穿越空气玻璃两种介质，这些现有技术存在不利于应用等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种频率比较读取式的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置。
为实现上述目的，本发明微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，包括测试部、用于将测试部移动到预定检测位置的伺服控制部，其中，测试部包括扫频发射器和射频接收器，扫频发射器、射频接收器分别设置在待测玻璃表面的两侧，扫频发射器发射的入射微波穿透待测玻璃后成为透射微波，射频接收器接收透射微波，以得到的透射微波的性能参数来计算出玻璃厚度。
进一步，所述扫频发射器和射频接收器相互对准设置，两者发射接收方向对准且均垂直于玻璃表面。
进一步，所述待测玻璃包括玻璃层和镀膜层，所述扫频发射器设置在靠近玻璃层的一侧，所述射频接收器设置在靠近镀膜层的一侧。
进一步，所述伺服控制部包括上控制架、下控制架和驱动装置，其中，上控制架的后端与驱动装置相连接、前端固定安装所述扫频发射器，下控制架的后端与驱动装置相连接、前端固定安装所述射频接收器。
进一步，所述驱动装置控制所述上控制架和扫频发射器、所述下控制架和射频接收器联合运动，所述扫频发射器和射频接收器工作中组合成听诊器双听筒式结构。
进一步，所述扫频发射器通过天线发射，频率连续可调的毫米波段微波信号，其上设置有信号发射方向调节单元。
进一步，所述射频接收器用于接收毫米波段微波信号，其上设置有信号接受方向调节单元，所述射频接收器对信号强度、频率进行检测并将测得数据传送至计算机及显示***。
进一步，所述计算机及显示***用于接收所述射频接收器检测到的毫米波段微波信号并进行处理，通过显示***显示信号波形，对波形曲线的各个频点进行频率标定。
进一步，所述扫频发射器采用压控振荡电路调节微波发射频率。
本发明采用微波测量玻璃镜厚度来解决现有技术存在的问题，同时改被动的厚度定量测量为主动性的频率读取，并可间接检验所镀膜的反射效率及均匀性。
附图说明
图1为本发明结构示意图的主视图；
图2为本发明结构示意图的侧视图；
图3为本发明的原理结构示意图；
图4为本发明的检测曲线示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1至图4所示，本发明微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，包括伺服控制部和安装在其上的测试部，伺服控制部用于将测试部移动到预定检测位置。
其中，测试部包括扫频发射器3和射频接收器4，扫频发射器3通过天线发射频率连续可调的毫米波段微波信号，扫频发射器3采用压控振荡电路调节微波发射频率，扫频发射器3上设置有信号发射方向调节单元；射频接收器4用于接收毫米波段微波信号，射频接收器4上设置有信号接受方向调节单元，射频接收器4对信号强度、频率进行检测并将测得数据传送至计算机及显示***。
伺服控制部包括上控制架5、下控制架6和驱动装置（图中未示），其中，上控制架5的后端与驱动装置相连接、前端固定安装扫频发射器3，下控制架6的后端与驱动装置相连接、前端固定安装射频接收器4。伺服控制部负责对测试部件的机械调整及就位，进而对检测的信息进行处理、显示和反馈。
驱动装置控制上控制架5和扫频发射器3、下控制架6和射频接收器4联合运动，工作中，在驱动装置控制下完成开、合、对位等程序动作，使扫频发射器3和射频接收器4相互对准设置，形成双听诊器听筒式的运动模式，两者发射接收方向对准且均垂直于玻璃表面，使得扫频发射器3和射频接收器4在工作中组合成听诊器双听筒式结构。
工作中，扫频发射器3、射频接收器4分别设置在待测玻璃表面的两侧，待测玻璃包括玻璃层1和镀膜层2，扫频发射器3设置在靠近玻璃层1的一侧，射频接收器4设置在靠近镀膜层2的一侧。扫频发射器3发射的入射微波穿透待测玻璃后成为透射微波，射频接收器4接收透射微波，计算机及显示***接收射频接收器4检测到的毫米波段微波信号，并对信号进行处理，通过显示***显示信号波形，对波形曲线的各个频点进行频率标定，以得到的透射微波的性能参数来计算出玻璃厚度。
本发明的原理及应用：光在同一介质中沿直线传播，在不同介质的界面上发生偏转产生折射和反射，当光垂直于界面照射时，反射光沿相反方向转回而折射光越过界面沿入射方向继续传播，在相位上反射光有大小为π的跳变。当存在第二个界面时一次二次两组反射光将进行叠加，其强度将依赖于介质厚度及折射率。存在前后两个极端情况，前者为光程差等于mλ的二次反射光与一次反射光；后者为程差等于（m+0.5）λ的二次反射光与一次反射光，其中m为自然数，λ为真空波长；前者的二次反射光与一次反射光反射相加、总反射最强，后者的二次反射光与一次反射光相消、总反射最弱；而透射光信号刚好相反：前者最弱，后者最强。其中d为玻璃层１的厚度，n为玻璃折射率。则满足透射光信号最弱的条件为公式1： 
2nd= m λ        
最强的条件为公式2：
                   2nd= (m+0.5) λ        
    光和微波信号都是电磁波，原理是一样的，在满足的条件的前提下并无区别，以上所述光可被微波取代，本发明就是利用上述特性，采用微波传导的特点来测量玻璃厚度d。
工作时，首先由驱动装置（图中未示）控制上控制架5和下控制架6进行开合及对位，使扫频发射器3和射频接收器4收发相互对准，并使待测玻璃设置在扫频发射器3和射频接收器4之间。扫频发射器3受控发射入射微波A，当入射微波A由空气垂直照射到玻璃空气界面7上时发生反射与折射，分成两部分，即分为一次反射微波B和一次折射微波D；随后，一次折射微波D垂直照射到玻璃镀膜界面8上时发生反射与折射，又分成两部分即二次反射微波Ｃ和二次折射微波（图中未示），二次折射微波穿过镀膜层２为透射微波P，透射微波P被射频接收器４接收，而后传给计算机及显示***（图中未示）。
计算机及显示***接收到透射频谱后，通过其显示终端显示信号波形，图4中为频率f—功率p曲线图，K1、K2为相应的频率点值，通过对波形曲线的各个频点进行频率标定，即确定了波长λ。参照原理及应用说明中的公式1、公式2，由已知的n、m、λ，***可计算出玻璃厚度d。
在实际应用中，为了满足自动化生产的要求，可将待测玻璃安装在支撑辊9上，待测玻璃的一侧穿过扫频发射器3和射频接收器4之间，在待测玻璃在支撑辊9上的运行过程中，扫频发射器3和射频接收器4同时完成对待测玻璃的检测，其具有效率高、实用性强等优点。并可根据精度要求，选择更高的m值进行测量。 
本发明微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，结构简单、成本低、检测方式简单，在大规模的反射镜组件生产过程中，如图4所示，本发明可作为生产线中的一个延续部分，本发明可实现在线检测，在线检测的速度可与生产成品的速度完全相匹配，即在不影响生产产量的同时有效提高了整个***的合格品分拣率。本发明适用于外形庞大的反射镜组件、巨大生产量的生产线，可以配合生产线设备同步进行检测，对所生产的产品一致性予以监测，以满足反射镜组件的高精密度要求。

Claims (9)

1.微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，该装置包括测试部、用于将测试部移动到预定检测位置的伺服控制部，其中，测试部包括扫频发射器和射频接收器，扫频发射器、射频接收器分别设置在待测玻璃表面的两侧，扫频发射器发射的入射微波穿透待测玻璃后成为透射微波，射频接收器接收透射微波，以得到的透射微波的性能参数来计算出玻璃厚度。
2.  如权利要求1所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述扫频发射器和射频接收器相互对准设置，两者发射接收方向对准且均垂直于玻璃表面。
3.  如权利要求2所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述待测玻璃包括玻璃层和镀膜层，所述扫频发射器设置在靠近玻璃层的一侧，所述射频接收器设置在靠近镀膜层的一侧。
4.  如权利要求1所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述伺服控制部包括上控制架、下控制架和驱动装置，其中，上控制架的后端与驱动装置相连接、前端固定安装所述扫频发射器，下控制架的后端与驱动装置相连接、前端固定安装所述射频接收器。
5.  如权利要求4所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述驱动装置控制所述上控制架和扫频发射器、所述下控制架和射频接收器联合运动，所述扫频发射器和射频接收器在工作中组合成听诊器双听筒式结构。
6.  如权利要求5所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述扫频发射器通过天线发射频率连续可调的毫米波段微波信号，其上设置有信号发射方向调节单元。
7.  如权利要求5所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述射频接收器用于接收毫米波段微波信号，其上设置有信号接受方向调节单元，所述射频接收器对信号强度、频率进行检测并将测得数据传送至计算机及显示***。
8.  如权利要求7所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述计算机及显示***用于接收所述射频接收器检测到的毫米波段微波信号并进行处理，通过显示***显示信号波形，对波形曲线的各个频点进行频率标定。
9.  如权利要求8所述的微波频谱扫描镀膜玻璃在线测厚装置，其特征在于，所述扫频发射器采用压控振荡电路调节微波发射频率。
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