一种光谱测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种光谱测量装置，用于测量待测物体的位移或厚度，包括：传感器探头，包括壳体、光源、共焦色散镜头和感应机构，光源、共焦色散镜头和感应机构依次设置在壳体内；共焦色散镜头将光源发射的光进行光谱色散，形成不同波长的单色光后照射向待测物体；感应机构包括感应孔和感应单元，经过待测物体反射的单色光通过感应孔后由感应单元感应单色光的光谱；控制机构，包括用于根据感应单元感应到的光谱计算待测物品的位置或厚度的计算单元和显示计算单元计算结果的显示单元。测量方便，测量范围宽广，适用于多种材质和层数的测量，能够在各种恶劣环境中工作，能够应用于热敏感的环境中。

A spectral measuring device

The utility model provides a spectral measurement device for measuring the displacement or the thickness of the object to be tested including: sensor probe, which comprises a shell, a light source, a confocal dispersion lens and sensing mechanism, light source, lens and confocal dispersion induction mechanism are sequentially arranged in the shell; confocal spectral dispersion dispersion lens to the light emitted by the light source, the formation of different wavelengths of monochromatic light after exposure to the object to be measured; induction mechanism comprises a sensing hole and the induction unit, after the object reflected monochromatic light induced by spectral hole after induction of monochromatic light induction unit; control mechanism, including for the computation of objects to be measured according to the spectrum sensing unit to the position or induction the thickness of the display unit and display unit calculation results. It is convenient for measurement, wide in scope of measurement, suitable for measurement of many kinds of materials and layers. It can work in all kinds of harsh environments and can be applied to heat sensitive environment.

【技术实现步骤摘要】
一种光谱测量装置
本技术涉及光学检测
，特别涉及一种光谱测量装置。
技术介绍
传统的测量中，往往使用三角测距的方法。三角测距的原理是通过高度变化映射到传感器像位移，根据三角函数计算出高度距离。包括用白光条纹相移的方法，最终也是通过三角法将平面位移换算成高度。但是三角测距有如下缺点：在半透明材质上，其投射已经验证过会产生偏差，透明材质和镜面材质很难测量；同时，三角法都会有阴影效应，对突变的台阶遮挡部分无法测量；而且激光仅焦点最细，离开焦点后光斑变大，精度变差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的不足之处，提供一种光谱测量装置。测量方便，测量范围宽广，适用于多种材质和层数的测量，且不需要额外的电子部件，能够在各种恶劣环境中工作，且不产生热量，能够应用于热敏感的环境中。本技术解决技术问题采用的技术手段是提供一种光谱测量装置，用于测量待测物体的位移或厚度，包括：传感器探头，包括壳体、光源、共焦色散镜头和感应机构，所述光源、所述共焦色散镜头和所述感应机构依次设置在所述壳体内；所述共焦色散镜头将所述光源发射的光进行光谱色散，形成不同波长的单色光后照射向所述待测物体；所述感应机构包括感应孔和感应单元，经过所述待测物体反射的所述单色光通过所述感应孔后由所述感应单元感应所述单色光的光谱；控制机构，包括用于根据所述感应单元感应到的所述光谱计算所述待测物品的位置或厚度的计算单元和显示所述计算单元计算结果的显示单元。在本技术提供的光谱测量装置中，所述共焦色散镜头包括多个同轴的色散镜片，多个所述色散镜片将所述光源发射的光进行色散后在进行共焦。在本技术提供的光谱测量装置中，所述感应单元和所述计算单元之间通过光纤相耦合。在本技术提供的光谱测量装置中，所述光源发射的光为宽光谱的复色光或白光。在本技术提供的光谱测量装置中，所述计算单元包括用于将所述光谱计算成功率谱的功率谱计算器。在本技术提供的光谱测量装置中，所述控制机构还包括：测量质量计算单元，用于计算位移或厚度的测量质量；测量质量确定单元，接收所述测量质量，并根据所述测量质量和阈值来确定位移或厚度是否有效。在本技术提供的光谱测量装置中，所述测量质量由所述光谱或所述功率谱的峰值位置处的峰值高度或者峰值面积之一来表示。在本技术提供的光谱测量装置中，所述控制机构还包括：阈值计算单元，用于接收所述光谱或所述功率谱，并根据所述光谱或所述功率谱来计算阈值；所述阈值计算单元与所述测量质量确定单元相连，并将所述阈值输出到所述测量质量确定单元。实施本技术中的光谱测量装置具有以下有益效果：测量方便，测量范围宽广，适用于多种材质和层数的测量，且不需要额外的电子部件，能够在各种恶劣环境中工作，且不产生热量，能够应用于热敏感的环境中。附图说明图1显示为本技术中光谱测量装置的结构示意图。本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，图1显示为本技术中光谱测量装置的结构示意图。本技术提供了一种光谱测量装置，用于测量待测物体3的位移或厚度，包括：传感器探头1，包括壳体11、光源12、共焦色散镜头13和感应机构14，光源12、共焦色散镜头13和感应机构14依次设置在壳体11内；共焦色散镜头13将光源12发射的光进行光谱色散，形成不同波长的单色光后照射向待测物体3；感应机构14包括感应孔141和感应单元142，经过待测物体3反射的单色光通过感应孔141后由感应单元142感应单色光的光谱；控制机构2，包括用于根据感应单元142感应到的光谱计算待测物品的位置或厚度的计算单元21和显示计算单元21计算结果的显示单元22。在本技术的一实施例中，共焦色散镜头13包括多个同轴的色散镜片131，多个色散镜片131将光源12发射的光进行色散后在进行共焦。在使用时，包含多波长的光束经过共焦色散镜头13后投射到物体上，仅聚焦到待测物体3上的单色光能够通过感应孔141返回到感应单元142。测量返回的单色光的波长即可计算出传感器探头1到待测物体3的距离。通过两次测量之间的距离差，即可得出待测物体3的移动距离。或者根据待测物体3两侧的测量的距离差，即可得出待测物体3的厚度。当测量半透明材质时，半透明材质光斑周末的漫反射被感应孔141阻挡无法返回到感应单元142，不会影响测量。理论上每一束单色光都携带了距离信息，透明表面或镜面也会反射一部分光回去，因此透明材质也可以测量，甚至可以测量多层。由于光线是从四面八方照射过来的，即使大部分的光线被阻挡，只要一部分返回，照样可以达到测量的要求。同理，即使是小孔或者槽底部，通过本技术的光谱测量装置也能够测量。而且只要在量程范围内，对应波长的单色光永远能够聚焦在焦点上，能够保证测量效果。在本技术的一实施例中，感应单元142和计算单元21之间通过光纤相耦合。优选地，光纤为单模光纤。进一步地，光源12发射的光为宽光谱的复色光或白光。在本技术的一实施例中，计算单元21包括用于将光谱计算成功率谱的功率谱计算器。由于使用了单向厚度测量原理，根据光谱或者功率谱的波峰的峰值，单个传感器探头1即可测量玻璃、塑料管或任何透明材料的厚度。对于多层厚度测量，在一优选实施例中，最多可以检测六个峰值的信息。进一步地，控制机构2还包括：测量质量计算单元21，用于计算位移或厚度的测量质量；测量质量确定单元，接收测量质量，并根据测量质量和阈值来确定位移或厚度是否有效。进一步地，测量质量由光谱或功率谱的峰值位置处的峰值高度或者峰值面积之一来表示。优选地，控制机构2还包括：阈值计算单元21，用于接收光谱或功率谱，并根据光谱或功率谱来计算阈值；阈值计算单元21与测量质量确定单元相连，并将阈值输出到测量质量确定单元。阈值计算单元21可对处在并不包括峰值位置的范围内的功率谱的最大值和标准差中的至少一个进行计算，并且该阈值计算单元21可将最大值和标准差之一的常数倍数作为阈值输出。阈值计算单元21可计算功率谱的整个范围和指定范围中的一个范围内的第一标准差。在将以下处理重复至少两次之后将临时阈值作为阈值输出，处理包括：将第一标准差的第一常数倍数设置为临时阈值、计算该范围内小于临时阈值的第二标准差、以及将临时阈值更新为第二标准差的第二常数倍数。测量质量计算单元21可计算测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱测量装置，用于测量待测物体的位移或厚度，其特征在于，包括：传感器探头，包括壳体、光源、共焦色散镜头和感应机构，所述光源、所述共焦色散镜头和所述感应机构依次设置在所述壳体内；所述共焦色散镜头将所述光源发射的光进行光谱色散，形成不同波长的单色光后照射向所述待测物体；所述感应机构包括感应孔和感应单元，经过所述待测物体反射的所述单色光通过所述感应孔后由所述感应单元感应所述单色光的光谱；控制机构，包括用于根据所述感应单元感应到的所述光谱计算所述待测物体的位置或厚度的计算单元和显示所述计算单元计算结果的显示单元。

【技术特征摘要】
1.一种光谱测量装置，用于测量待测物体的位移或厚度，其特征在于，包括：传感器探头，包括壳体、光源、共焦色散镜头和感应机构，所述光源、所述共焦色散镜头和所述感应机构依次设置在所述壳体内；所述共焦色散镜头将所述光源发射的光进行光谱色散，形成不同波长的单色光后照射向所述待测物体；所述感应机构包括感应孔和感应单元，经过所述待测物体反射的所述单色光通过所述感应孔后由所述感应单元感应所述单色光的光谱；控制机构，包括用于根据所述感应单元感应到的所述光谱计算所述待测物体的位置或厚度的计算单元和显示所述计算单元计算结果的显示单元。2.根据权利要求1所述的光谱测量装置，其特征在于，所述共焦色散镜头包括多个同轴的色散镜片，多个所述色散镜片将所述光源发射的光进行色散后在进行共焦。3.根据权利要求1所述的光谱测量装置，其特征在于，所述感应单元和所述计算单元之间通过光纤相耦合。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：罗韩生，陈朗，陈孝林，
申请(专利权)人：易泛特技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44