一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法技术

一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，包括以下步骤，步骤1：第一传感器、第二传感器分别测量参考面；步骤2：第一传感器、第二传感器分别互测参考面；步骤3：第一传感器、第二传感器分别对待测样品表面进行测量；步骤4：计算待测样品厚度。本发明专利技术利用传感器的参考面或绝对零点，实现传感器间距的直接标定，简化了对零过程，避免引入第三方测厚仪器的不确定度；利用光纤分路器可以实现多个传感器光源、光谱仪的共用，在保证测量精度的同时，减小了光学部件的数量；透明参考面保证两个传感器可以同时在同一表面形成可视光斑，便于辅助调节两个传感器的相对位姿，实现同轴或者共线调整。

【技术实现步骤摘要】
一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法
本专利技术涉及测量
，更具体的说，特别涉及一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法。
技术介绍
针对自支撑薄膜、透明薄膜、平行平板类样件等物体厚度的测量，常用的非接触测量技术为基于双光谱共焦传感器的测量方法，即利用两个传感器分别对待测样品上下表面进行测量的方式计算出对应的厚度值。但是，由于光谱共焦传感器没有绝对零点，因此在厚度测量之前需要用已知厚度的标准件对传感器间距进行标定，该标准件厚度的准确性以及标定过程都会对厚度测量结果产生影响。因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。
技术实现思路
（一）专利技术目的：为解决共焦测厚法双传感器间距标定中由标定过程以及厚度标准件引入第三方测厚仪器测量误差的问题，本专利技术的目的是提供一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法。（二）技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，包括以下步骤，步骤1：第一传感器、第二传感器分别测量参考面；步骤2：第一传感器、第二传感器分别互测参考面；步骤3：第一传感器、第二传感器分别对待测样品表面进行测量；步骤4：计算待测样品厚度。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，第一传感器、第二传感器通过光源发出的光线对参考面或待测样品进行测量，所述光源连接有光纤分路器，所述光纤分路器分别与第一传感器、第二传感器连接，实现第一传感器、第二传感器共用光源。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，所述参考面为允许连续波长激光同时穿透的透明材质。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，所述第一传感器和所述第二传感器同轴相对设置，所述第一传感器和所述第二传感器为光谱共焦传感器，所述第一传感器和所述第二传感器中至少有一个包括有参考面。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，所述步骤1还包括，接收第一传感器、第二传感器分别测量参考面的反射信号，确定第一传感器、第二传感器的自身绝对零点。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，所述步骤2还包括，接收第一传感器、第二传感器分别互测参考面的反射信号，确定第一传感器、第二传感器相对距离。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，第一传感器、第二传感器分别测量参考面的反射信号和第一传感器、第二传感器分别互测参考面的反射信号通过光谱仪来接收，所述光谱仪与光纤分路器连接，所述光纤分路器分别与第一传感器、第二传感器连接，实现第一传感器、第二传感器共用光谱仪。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，第一传感器测量第一传感器参考面到第二传感器参考面的距离为v0，第二传感器测量第二传感器参考面到第一传感器参考面的距离为u0，第一传感器与第二传感器的相对距离l计算公式为：l=（v0+u0）/2。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，所述步骤3包括，分别记录第一传感器、第二传感器测量的，到待测样品表面距离的测量值。所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其中，第一传感器测量的第一传感器参考面到待测样品表面的距离为v，第二传感器测量第二传感器参考面到待测样品表面的距离为u，待测样品厚度d计算公式为：d=l-v-u。（三）有益效果：本专利技术提供一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法与现有技术相比有以下优势：1、与现有的利用标准量块或标准薄膜进行上下传感器间距标定相比，本专利技术利用传感器的参考面或绝对零点，可以实现传感器间距的直接标定，简化了标定过程，避免引入第三方测厚仪器的不确定度；2、与现有的共焦位移传感器或者双共焦测厚装置相比，本专利技术利用光纤分路器可以实现多个传感器光源、光谱仪的共用，在保证测量精度的同时，减小了光学部件的数量；3、相比现有的双共焦测厚装置相比，本专利技术中透明参考面可以保证两个传感器可以同时在同一表面形成可视光斑，便于辅助调节两个传感器的相对位姿，实现同轴或者共线调整。附图说明图1是本专利技术一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法步骤示意图；图2是本专利技术一种无标准片对零的双光谱共焦厚度测量示意图；图3是本专利技术中具有绝对零点的光谱共焦传感器结构示意图；图4是基于光纤分路器的传感器信号传输、采集示意图；图5是共焦测厚系统传感器布局示意图；图6是第一传感器、第二传感器相对距离测量原理图；图7是第一传感器、第二传感器对待测样品厚度测量的原理图；100-传感器；101-第一传感器；102-第二传感器；201-色散透镜；202-参考面；203-位移量；300-待测样品；301-待测样品表面；400-光源；500-光谱仪；600-光纤分路器。具体实施方式下面结合优选的实施例对本专利技术做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。附图是本专利技术的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本专利技术的实际要求保护范围构成限制。本申请一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，是一种光谱共焦测厚方法，是针对现有的基于光谱共焦的厚度测量过程中两个传感器间距标定变化影响厚度测量结果准确性的问题，提出的无标定光谱共焦厚度测量方法。本专利技术在现有光谱共焦传感器结构的基础之上，加入了一种透明薄膜作为传感器的参考面或者绝对零点；同时，利用两个传感器互测参考面的方式，实现基于双光谱共焦传感器的厚度测量装置的对零操作；另外，利用光纤分路器实现了厚度测量装置中两个光谱共焦传感器光源、光谱仪的共用。本专利技术一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法可以用于自支撑薄膜、透明薄膜、平行平板类样件等物体厚度测量。本专利技术改变了光谱共焦传感器的光学结构，加入了参考面，两个光谱共焦传感器中至少有一个光谱共焦传感器包括有参考面，具体说，可以是两个共焦传感器可同时都具有参考面，也可以仅某个传感器具有参考面，两个光谱共焦传感器参考面布局可以如图5中所示的三种情况。参考面为允许连续波长激光同时穿透的透明材质，可以是超薄透明薄膜材料制成而成，也可是塑料、玻璃、亚克力等透明薄膜材质。传感器色散聚焦在参考面反射回光谱信息，其对应的峰值位置便是传感器的绝对零点位置，即使用具有绝对零点的光谱共焦位移传感器来对待测物品的厚度进行测量。另外，通过两个相对传感器互测参考面的方式，可以不使用标准薄膜或量块的前提下直接实现传感器间距的标定，避免引入第三方测厚仪器的不确定度，简化了测量过程，优化了厚度测量装置的结构。本申请一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，是基于一种共焦测厚系统来实现的。...

【技术保护点】
1.一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其特征在于，包括以下步骤，/n步骤1：第一传感器、第二传感器分别测量参考面；/n步骤2：第一传感器、第二传感器分别互测参考面；/n步骤3：第一传感器、第二传感器分别对待测样品表面进行测量；/n步骤4：计算待测样品厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1：第一传感器、第二传感器分别测量参考面；
步骤2：第一传感器、第二传感器分别互测参考面；
步骤3：第一传感器、第二传感器分别对待测样品表面进行测量；
步骤4：计算待测样品厚度。


2.根据权利要求1所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其特征在于，第一传感器、第二传感器通过光源发出的光线对参考面或待测样品进行测量，所述光源连接有光纤分路器，所述光纤分路器分别与第一传感器、第二传感器连接，实现第一传感器、第二传感器共用光源。


3.根据权利要求1所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其特征在于，所述参考面为允许连续波长激光同时穿透的透明材质。


4.根据权利要求1所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器同轴相对设置，所述第一传感器和所述第二传感器为光谱共焦传感器，所述第一传感器和所述第二传感器中至少有一个包括有参考面。


5.根据权利要求1所述一种无标准片对零的双光谱共焦测量厚度方法，其特征在于，所述步骤1还包括，接收第一传感器、第二传感器分别测量参考面的反射信号，确定第一传感器、第二传感器的自身绝对零点。


6.根据权利要求1所述一种无...

【专利技术属性】
技术研发人员：李加福，朱小平，杜华，王凯，赵沫，赵彦龙，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11