钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法技术

本发明专利技术所述钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法，先对钢丝帘布的样品进行静态离线测量以标定帘布胶层的折射率，以建立后续在线测量帘布厚度、以及钢丝两侧敷胶厚度的计算对标。在测量过程中，同一组太赫兹波的发射装置与接收装置位于被测量对象的同一侧，即太赫兹波发射后，经钢丝帘布的胶层上、下表面反射，或是经钢丝上、下表面反射后，由接收装置接收；利用太赫兹波反射特性，计算出不同层面反射波到达的时间差与强度变化，从而得出钢丝帘布厚度δ。

Terahertz reflection online measurement method for steel cord thickness

The method of on-line measurement of the thickness of steel cord fabric by THz wave reflection firstly carries out static off-line measurement of the sample of steel cord fabric to calibrate the refractive index of the adhesive layer of the cord fabric, and then establishes a calculation standard for the subsequent on-line measurement of the thickness of the cord fabric and the thickness of gluing on both sides of the steel wire. In the course of measurement, the transmitting device and receiving device of the same group of terahertz waves are located on the same side of the measured object, that is, after the transmission of terahertz waves, they are reflected by the adhesive layer of the steel cord, or by the upper and lower surfaces of the steel wire, and then received by the receiving device. The time difference and intensity change of the reflected wave arriving at the level are obtained, and the thickness of the steel cord is obtained.

【技术实现步骤摘要】
钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法
本专利技术是基于太赫兹波反射式检测技术，针对应用于轮胎的钢丝帘布厚度在生产现场的在线动态测量方法，属于光谱分析与数据处理

技术介绍
目前在航空、道路交通等多种运载装置所使用的轮胎中，均会使用到钢丝帘布这种基础材料部件，其是用钢丝帘线和复层胶层压合为一体的帘布，在轮胎结构中充当重要的骨架材料。钢丝帘布的主要作用是保护橡胶、抵抗张力，要求具有强度高、耐疲劳、耐冲击等稳定性能。在实际生产中，钢丝帘布会出现不同程度的厚度不均匀、钢丝两侧敷胶厚度不均匀等质量问题，从而影响轮胎的性能及寿命，因此对钢丝帘布的厚度均匀性进行质量检测是十分必要的。太赫兹波检测技术作为一项新兴技术，在近几年得到了广泛关注与应用，凭借其能级低、不会产生电离辐射、能够穿透大多数非金属材料、对水分子等大多数的极性分子吸收强烈等独特的性质，在安检与材料性能检测方面体现出巨大优势。但在物理特性上，太赫兹波并不能穿透金属材料如钢丝帘线。如以下中国在先申请专利，申请号为CN201410454944.6，名称为基于太赫兹时域光谱技术的厚度检测方法，其基本方案是基于太赫兹时域光谱技术的厚度检测方法，包括初步检测步骤，利用太赫兹时域光谱技术检测待测物体，依检测原理计算获得待测物体的估算厚度值L；折射率提取步骤，记探测信号第一次透过待测物体的脉冲信号为主回波，记探测信号经待测物体内部反射两次后的第二个透射信号为一级回波，利用待测物体的估算厚度值L计算提取主回波的折射率n0和一级回波的折射率n1；误差补偿步骤：根据主回波的折射率n0和一级回波的折射率n1的差值来计算待测物体的实际厚度值L0与估算厚度值L之差值，即厚度修正值；利用厚度修正值补偿修正估算厚度值L仪获得实际厚度值L0。上述专利申请所公开的太赫兹厚度检测方法，是一种理论化的检测手段，即采取太赫兹波的透射式发射与接收，对于钢丝帘布的工业化生产存在较大的局限性与使用缺陷。具体地，首先，钢丝帘线为金属材质，太赫兹波无法穿透而仅能被反射，所以采用透射式发射与接收会导致透射波明显地衰减，反映到波形图上难以形成较为突出或振幅差别不明确的波峰与波谷，因此导致透射波强度测量变化不明显，时间差测算误差较大，厚度测量不准确；其次，透射式太赫兹波的发射与接收装置需分置于被测量对象的两侧，钢丝帘布现场检测过程中通常需要测量多个部位而提高测量精度，因此帘布与测量装置之间是相对运动的，透射式发射与接收装置的初始校准与同步性难以精确，厚度测量精度也就难以保证。再次，透射式测量装置整体体积较大，对于现场安装与调试的要求较高。针对钢丝帘布厚度的太赫兹波在线测量，现有技术显然难以满足生产技术要求，有鉴于此特提出本专利申请。
技术实现思路
本专利技术所述钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法，基于太赫兹技术而实现一种全新的反射式钢丝帘布厚度的在线测量方法，即先对钢丝帘布的样品进行静态离线测量以标定帘布胶层的折射率，以建立后续在线测量帘布厚度、以及钢丝两侧敷胶厚度的计算对标。本专利技术的目的在于，依据轮胎用钢丝帘布的质量指标及精度要求，建立基于太赫兹技术时域的在线测量手段，以期实现针对钢丝帘布的厚度检测的准确度、稳定性达到相关标准要求，进而为钢丝帘布厚度均匀性检测提供了一种有效的新方法。为实现上述专利技术目的，所述钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法，是在测量过程中，同一组太赫兹波的发射装置与接收装置位于被测量对象的同一侧，即太赫兹波发射后，经钢丝帘布的胶层上、下表面反射，或是经钢丝上、下表面反射后，由接收装置接收；利用太赫兹波反射特性，计算出不同层面反射波到达的时间差与强度变化，得出符合以下公式的钢丝帘布厚度δ，其中，ΔT—不同层面接收反射波的时间差值，单位为ps；0.29979—太赫兹波在空气中的传输速度，单位为mm/ps；RI—被测物品的折射率。所述测量过程包括下述实施步骤：标定胶层折射率RI步骤，选取钢丝帘布测试样品，选取无钢丝的部位进行太赫兹波测量以得到时间差值ΔT，在波形图中第一个波峰(也是振幅最大的波峰)是太赫兹波由胶层上表面反射到接收装置的时间，振幅的波谷是太赫兹波由胶层下表面反射到接收装置的时间，两者之间的差值即是上述ΔT；再使用标准量具测量该部位的胶层实际厚度δ，带入式(1)中得到胶层折射率RI，以做为生产现场的在线测量依据；为提高胶层折射率RI的标定精度，可在多个无钢丝部位重复上述操作，取多个测量值的平均值。在线测量步骤，钢丝帘布厚度δ与钢丝帘线直径d和上、下层敷胶厚度δ1、δ2的关系为下述表达式，δ＝δ1+d+δ2(2)在帘布与测量装置之间相对运动的前提下，在钢丝帘布的多个部位进行测量，取多个测量值的平均值。具体地，由发射装置发射太赫兹波，当太赫兹波由胶层上表面反射波和下表面反射波到接收装置的时间，可测得ΔT，由公式(1)可计算出厚度δ；太赫兹波由胶层上表面反射波和钢丝上表面反射波到接收装置的时间，可测得ΔT1，由式(1)可计算出上敷胶厚度δ1；太赫兹波由钢丝下表面反射波和胶层下表面反射波到接收装置的时间，可测得ΔT2，由式(1)可计算出下敷胶厚度δ2；或是，在已明确钢丝帘线直径d的前提下，敷胶厚度δ2由以下公式得出：δ2＝δ-δ1-d(3)依据上述测量结果，以检验钢丝帘布生产质量的各厚度参数。以上即是所述钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法基本方案，其中重要的是采取太赫兹波反射式接收，此类方法能够应用于现实工业化生产中的在线测量，经反射后的太赫兹波衰减率较小，在波形图中对应反射部位的波峰与波谷区别明显、易于界定，测量与计算精度较高。进一步地，在钢丝帘线直径d不确定的前提下，通过以下公式可知，d＝δ-δ1-δ2(4)；由公式(1)，从胶层上、下表面分别发射太赫兹波，由胶层上表面反射波和钢丝上表面反射波到接收装置的时间差ΔT1，计算出上敷胶厚度δ1；采取另一组太赫兹波发射与接收装置，在测量并计算出上敷胶厚度δ1的同时，由钢丝下表面反射波和胶层下表面反射波到接收装置的时间差ΔT2，计算出下敷胶厚度δ2；或是，一组太赫兹波发射与接收装置，在测量并计算出上敷胶厚度δ1之后，将钢丝帘布翻转，再由钢丝下表面反射波和胶层下表面反射波到接收装置的时间差ΔT2，计算出下敷胶厚度δ2；依据上述测量结果，由公式(4)检验得出钢丝帘线直径d的实际值。综上内容，所述钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法具有以下优点：1、不同于现有技术，本专利技术申请适用于在线测量方法，针对钢丝帘线采取太赫兹波反射式接收，折射波衰减率较小、波强度测量变化明显，能够满足相关国家与行业标准要求，促进钢丝帘布的生产质量、保证轮胎使用性能要求。2、生产现场的钢丝帘布厚度测量，帘布与测量装置之间是相对运动的，采取反射式太赫兹波测量，其发射与接收装置的初始校准与同步性较易于精确，进而厚度测量精度更加准确。3、通过一组太赫兹波发射与接收装置，可完成帘布厚度多个相关参数的测量，反射式测量装置整体体积较小，易于实现现场安装与调试。附图说明图1是太赫兹波测量钢丝帘布厚度的原理图；图2是标定胶层折射率RI的示意图；图3是反射式测量示意图；图4是在线测量钢丝帘布厚度时的多部位多点测量取值示意图；图5是反射式在线测量波形图；具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法，其特征在于：在线测量过程中，同一组太赫兹波的发射装置与接收装置位于被测量对象的同一侧；利用太赫兹波反射特性，计算出不同层面反射波到达的时间差与强度变化，得出符合以下公式的钢丝帘布厚度δ，

【技术特征摘要】
1.一种钢丝帘布厚度的太赫兹波反射式在线测量方法，其特征在于：在线测量过程中，同一组太赫兹波的发射装置与接收装置位于被测量对象的同一侧；利用太赫兹波反射特性，计算出不同层面反射波到达的时间差与强度变化，得出符合以下公式的钢丝帘布厚度δ，其中，ΔT—不同层面接收反射波的时间差值，单位为ps；0.29979—太赫兹波在空气中的传输速度，单位为mm/ps；RI—被测物品的折射率；所述测量过程包括下述实施步骤，标定胶层折射率RI步骤，选取钢丝帘布测试样品，选取无钢丝的部位进行太赫兹波测量以得到时间差值ΔT；再使用标准量具测量该部位的胶层实际厚度δ，带入式(1)中得到胶层折射率RI，以做为生产现场的在线测量依据；在线测量步骤，钢丝帘布厚度δ与钢丝帘线直径d和上、下层敷胶厚度δ1、δ2的关系为，δ＝δ1+d+δ2(2)，由发射装置发射太赫兹波，当太赫兹波由胶层上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭柏林，安昌喜，王秀娟，
申请(专利权)人：青岛万龙智控科技有限公司，青岛万龙高新科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37