The invention relates to a coating thickness measurement method based on terahertz pulse spectrum and optimization algorithm, which includes: obtaining reference signal and coating sample measurement signal in no-load state by terahertz time-domain spectrum system; denoising two kinds of input signals by EEMD algorithm, reconstructing the decomposition result, obtaining reconstructed measurement signal and reference signal; Initial parameters, including coating sample type and initial error; using optimization algorithm to solve the fitting signal; outputting the fitting results, obtaining the desired signal by eliminating the redundant reflection signal in the fitting signal.
【技术实现步骤摘要】
一种基于太赫兹脉冲频谱与最优化算法的涂层厚度测量方法
本专利技术涉及太赫兹脉冲信号处理及涂层厚度测量领域,尤其涉及一种基于太赫兹脉冲频谱与遗传算法的涂层厚度测量方法。
技术介绍
太赫兹波在电磁波谱中介于微波与红外光波之间,属于远红外波段,通常认为它的频率范围在0.1THz~10THz,波长范围在0.03~3mm,太赫兹的特殊位置决定了太赫兹科学综合了电子学与光子学的特色,是典型的前沿交叉学科,研究太赫兹波的机理和应用方法,具有重大的科学意义。太赫兹波对非极性材料具有很好的穿透性,并且光子能量低,对人体安全,同时,太赫兹脉冲信号具有超短脉冲特性,具有极高的空间和时间分辨率。此外,太赫兹波还具有指纹谱特性,在测量材料的几何参数的同时还可以测量材料的化学成分。太赫兹时域光谱技术日趋成熟,也是目前太赫兹技术中应用于无损检测最广泛的一种技术。各种涂层常用来保护某些产品的外观和使用性能,在汽车行业尤其重要,其厚度一般大于10um。在现代工业生产过程中,喷涂技术是一项很重要的技术,广泛应用于汽车生产、航空航天、装饰、医药等领域。因此,监测涂层质量有着重要的实际意义。其中,涂层厚度是监测喷涂质量的一项重要指标,涂层过厚会造成涂料的浪费,增加生产成本,涂料过薄就不能达到预期的要求。目前的涂层测厚技术有着各方面的缺点,寻找一种非接触、高精度、安全的无损检测技术是很必要的。与确定性寻优算法相比,随机优化方法提供了诸多便利。该类算法基于随机性、统计性和概率性,增大了得到全局最优值的概率,对于不可微、非连续、非线性、噪声和多维的目标函数,具有复杂的局部极小值的搜索空间。目前较为成熟 ...
【技术保护点】
1.一种基于太赫兹脉冲频谱与最优化算法的涂层厚度测量方法,包括以下步骤:S1:用太赫兹时域光谱系统获得空载状态下的参考信号Eref(t)和涂层样品测量信号Emea(t);S2:将参考信号Eref(t)和涂层样品的测量信号Emea(t)输入计算机;S3:用EEMD算法对输入两类信号进行降噪处理,得到测量信号Emea(t)和参考信号Eref(t)的EMD分解结果,对分解结果进行信号重建,获得重建后的测量信号和参考信号,分别记作Eeemd‑mea(t)和Eeemd‑ref(t);S4:设定初始参数,如涂层样品类型、初始误差等;S5:用最优化算法求解拟合信号,方法如下:S5.1:对待求信号Eobj(t)进行建模;Eobj(t)=E1(t)+E2(t)=k1Eeemd‑ref(t+Δt1)+k2Eeemd‑ref(t+Δt2)E1(t)=k1Eeemd‑ref(t+Δt1)E2(t)=k2Eeemd‑ref(t+Δt2)E1(t)为由涂层表层反射的反射信号,为第一级反射信号,E2(t)为由基底第一次反射所得的反射信号,为第二级反射信号,k1、k2为根据菲涅尔定律与介质对太赫兹信号吸收性所确定的系 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹脉冲频谱与最优化算法的涂层厚度测量方法,包括以下步骤:S1:用太赫兹时域光谱系统获得空载状态下的参考信号Eref(t)和涂层样品测量信号Emea(t);S2:将参考信号Eref(t)和涂层样品的测量信号Emea(t)输入计算机;S3:用EEMD算法对输入两类信号进行降噪处理,得到测量信号Emea(t)和参考信号Eref(t)的EMD分解结果,对分解结果进行信号重建,获得重建后的测量信号和参考信号,分别记作Eeemd-mea(t)和Eeemd-ref(t);S4:设定初始参数,如涂层样品类型、初始误差等;S5:用最优化算法求解拟合信号,方法如下:S5.1:对待求信号Eobj(t)进行建模;Eobj(t)=E1(t)+E2(t)=k1Eeemd-ref(t+Δt1)+k2Eeemd-ref(t+Δt2)E1(t)=k1Eeemd-ref(t+Δt1)E2(t)=k2Eeemd-ref(t+Δt2)E1(t)为由涂层表层反射的反射信号,为第一级反射信号,E2(t)为由基底第一次反射所得的反射信号,为第二级反射信号,k1、k2为根据菲涅尔定律与介质对太赫兹信号吸收性所确定的系数,Δt1、Δt2为反射信号E1(t)、E2(t)对应的飞行时间,规定Δt2>Δt1;S5.2:对太赫兹脉冲信号在样品内的多重反射效应进行建模;当信号发生多重反射时,各个反射信号之间的飞行时间差为定值dt=Δt2-Δt1,则:E3(t)=k3Eeemd-ref(t+Δt2+dt),E4(t)=k4Eeemd-ref(t+Δt2+2×dt),其中,E3(t)、E4(t)为由涂层基底第二次、第三次反射回来的太赫兹波,分别是第三级、四级反射信号,与k1、k2同理可得系数k3、k4,因此,第i级多重...
【专利技术属性】
技术研发人员:何明霞,张洪桢,石粒力,王璞,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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