一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法技术

本发明专利技术提供了一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法。该方法利用加热装置提供均匀、稳定的热通量加热待测薄膜，加热后的薄膜向外发出红外辐射，红外摄像装置接收辐射信号，并将辐射信号转变成电信号，经后处理装置处理后，将待测薄膜表面的温度分布图显示出来。在某一特定时刻，待测薄膜表面的温度变化的百分比与厚度变化的百分比相等。待测薄膜表面温度无差异就说明薄膜厚度均匀。该方法可以快速、无损检测薄膜厚度均匀性，且无视待测薄膜是否导电、是否透明。可用于锂电池极片、塑料袋的密封检测等。

【技术实现步骤摘要】
一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法
本专利技术涉及一种薄膜厚度均匀性无损检测方法，特别涉及一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法。
技术介绍
薄膜具有良好的韧性、防潮性和密封性，在生活和工业中的应用十分广泛。随着社会的发展，生活和工业中对薄膜性能的要求越来越高，而薄膜的性能与其厚度均匀性有着密切的关系。因此，对薄膜厚度均匀性进行快速无损检测是十分有必要的。目前薄膜厚度均匀性的检测主要以薄膜厚度作为主要的检测目标，检测薄膜厚度的方法主要有涡流、β射线、光学法和红外法等。涡流法适用于导电金属上的非导电层厚度测量；β射线法则有放射性；光学法只能测量透明的薄膜，这些方法都存在一定的局限性。相比以上几种方法，红外法具有明显的优势，利用红外热成像法可以快速、无损检测薄膜厚度均匀性，由于所有高于绝对零度的物体都会发出红外辐射，所以该方法不受薄膜是否导电、是否透明影响。红外热成像通过接收物体发射出的红外辐射，经过一系列的处理，最终反映出物体表面的温度场。在某一时刻，电极薄膜温度变化的百分比与电极薄膜厚度变化的百分比相同，且不受电极表面传热系数的影响。利用这一结论可以设计一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法。
技术实现思路
为了减少因厚度不均匀而导致的薄膜产品不合格，提高薄膜产品的合格率，本专利技术提供了一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法。本专利技术的技术方案是：一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法，包括：加热装置、待测薄膜、红外摄像装置以及后处理装置。所述加热装置用来提供稳定、均匀的热通量。所述待测薄膜平铺在所述加热装置上，并保证薄膜与加热装置之间不存在气泡。所述红外摄像装置包括红外镜头、红外探测器。所述红外镜头用于接收和汇聚所述待测薄膜被加热后发射出的红外辐射，所述红外探测器将接收到的热辐射信号转变成电信号。所述后处理装置包括信号处理器和显示屏，所述信号处理器将电信号放大并转换成温度图像，所述显示屏将薄膜表面的温度分布显示出来。一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法，包括如下步骤：1、用数值模拟的方法模拟待测薄膜材料在恒定热通量条件下的温度分布，模拟的待测薄膜的厚度按照一次函数变化，得到各个时刻待测薄膜表面的温度分布，计算出各个时刻薄膜温度变化的百分比并与薄膜厚度变化的百分比作比较，得出两个变化的百分比相同的特定时刻t；2、将待测薄膜平铺在加热装置上，薄膜一侧紧贴加热装置，并保证薄膜与加热装置之间不存在气泡，红外摄像装置的红外镜头垂直安放在待测薄膜另一侧的上方，拍摄出各个时刻薄膜表面的温度分布图；3、观测t时刻拍摄出的薄膜表面的温度分布图，如果薄膜表面各个位置温度无差异，则说明薄膜厚度是均匀的。如果薄膜表面某个位置的温度高于其他地方，则说明该位置薄膜的厚度小于其他地方；反之，则说明该位置薄膜的厚度高于其他地方。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术采用红外热成像的原理来检测薄膜厚度均匀性，整个检测过程中，待测薄膜只需要和加热装置接触，避免了薄膜在检测过程中受到破坏。红外摄像装置拍摄待测薄膜表面各个时刻的温度分布，对待测薄膜进行在线实时检测；（2）在某一特定时刻t，待测薄膜厚度变化百分之一，则相应的厚度也变化百分之一。不同薄膜材料的特定时刻t不同，但是这一特定时刻t通常都是小于1秒，因此可以快速检测薄膜厚度均匀性；（3）利用红外热成像检测薄膜厚度均匀性，由于所有高于绝对零度的物体都会发出红外辐射，所以本专利技术在检测厚度均匀性时不用考虑待测薄膜的材料是否导电、透明等问题，适用于检测任何材料的薄膜厚度均匀性。附图说明图1为本专利技术的系统简图。图2为本专利技术的流程图。图3为本专利技术数值模拟过程中薄膜厚度变化图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明：如图1所示，本专利技术包括加热装置1、待测薄膜2、红外摄像装置3、后处理装置4，所述红外摄像装置3包括红外镜头5和红外探测器6，所述后处理装置4包括信号处理器7和显示屏8。所述待测薄膜2紧贴在所述加热装置1上，并保证所述待测薄膜2与加热装置1之间不存在气泡。所述红外镜头6垂直安装在所述待测薄膜2另一侧的上方。所述加热装置1可以提供稳定、均匀的热通量，用于加热所述待测薄膜2，加热后的所述待测薄膜2就会向外发出红外辐射，所述红外镜头5将这些红外辐射信号汇聚并接收，所述红外探测器6将接收到的红外辐射信号放大并转换成电信号，所述信号处理器7接收电信号并对其进行处理，将电信号转变为可见的温度分布，最后通过所述显示屏8把所述待测薄膜2表面的温度分布显示出来。如图2所示为本专利技术的流程图，首先，利用数值模拟的方法，模拟出所述待测薄膜2厚度变化时各个时刻薄膜表面的温度分布，所述待测薄膜2厚度变化如图3所示，两侧边缘的厚度分别为和(其中为较薄的一侧，为较厚的另一侧)，计算出薄膜厚度变化的百分比，根据模拟出的的温度和(和为某一时刻分别对应厚度为和的温度)，计算出各个时刻温度变化的百分比，将各个时刻计算出的温度变化百分比与进行比较，找出与相等时所对应的特定时刻t。然后将所述待测薄膜2平铺在所述加热装置1上，并轻轻按压所述待测薄膜2，使薄膜与所述加热装置1之间无气泡，调整所述红外镜头5垂直于所述待测薄膜2，拍摄出所述待测薄膜2表面各个时刻的温度分布，并将所述待测薄膜2在特定时刻t的温度分布显示在所述显示屏8上。最后比较薄膜各个位置的温度分布，若薄膜平面各个位置的温度相同，则说明所述薄膜2的厚度均匀；若薄膜平面某个位置的温度与其他位置存在差异，则说明所述待测薄膜2在该位置的厚度不均匀。若薄膜平面某个位置的温度低于其他位置，则说明该位置的薄膜厚度比其他位置厚；若薄膜平面某个位置的温度高于其他位置，则说明该位置的薄膜厚度比其他位置薄。且厚度变化的百分比与温度变化的百分比相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法，其特征在于，包括加热装置1、待测薄膜2、红外摄像装置3、后处理装置4，所述红外摄像装置3包括红外镜头5和红外探测器6，所述后处理装置4包括信号处理器7和显示屏8。

【技术特征摘要】
1.一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法，其特征在于，包括加热装置1、待测薄膜2、红外摄像装置3、后处理装置4，所述红外摄像装置3包括红外镜头5和红外探测器6，所述后处理装置4包括信号处理器7和显示屏8。2.根据权利要求1所述的一种红外热成像快速检测薄膜厚度均匀性的方法，其特征在于，所述待测薄膜2可以是导电材质、非导电材质、透明薄膜或不透明薄膜。3.一种红外热成像快速无损检测薄膜厚度均匀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）用数值模拟的方法模拟待测薄膜材料在恒定热通量条件下的温度分布，模拟的待测薄膜的厚度按照一次函数变化，得到各个时刻待测薄膜表面的温度分布，两侧的厚度分别为和(其中h1]]>为较薄的一侧，h2]]>为较厚的另一侧)，计算出薄膜厚度变化的百分比P1=h2&min...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶为标，李聪，聂昌达，闫文韬，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43