一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置及方法，包括：探头，具有多个，呈不同角度布置并对钢铁涂层板的涂膜层进行检测；主机，具有多个，与所述探头对应连接，为所述探头提供红外光源并测量出光谱；信号处理计算机，与所述主机连接，根据所述光谱中各个波长的干涉程度，计算出膜厚强度曲线。本发明专利技术利用干扰因素是微观因素，在不同角度下存在差异，而钢铁涂层膜厚度为宏观因素，在不同角度下厚度相同，通过多光路互相匹配，消除干涉光谱中的干扰因素，实现钢铁涂层膜厚精确测量。测量。测量。

【技术实现步骤摘要】
一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及钢铁涂层膜厚的测量技术，更具体地说，涉及一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置及方法。

技术介绍

[0002]最近几十年来，钢铁涂层钢板产品技术发展非常快，钢铁涂层板产品的品种、质量和性能水平大幅度提升，彩图板的应用领域也大大拓展。随着应用的深入，用户对钢铁涂层板的性能要求要来越高，为进一步提高钢铁涂层板质量，厂家针对钢铁涂层膜展开了大量工作。钢铁涂层产品的耐候性、持久性，特别是成本及效益与膜厚紧密相关，膜厚的在线精确测量与控制是当前钢铁涂层技术的重点研究内容。
[0003]钢铁涂层钢板的主要物理性能、表面质量与钢铁涂层膜的厚度密切相关，由于钢铁涂层膜很薄但几乎不透明、表面相对粗糙、钢板基底也较粗糙，实现在线膜厚精确测量和进一步的预见控制非常困难。钢铁涂层板连续高速生产时，钢铁涂层膜厚与涂料本身特性、涂层机和生产工艺等诸多方面有关，包括：涂料的黏度、固体成份含量、溶剂含量、涂层辊压力、辊速、辊缝间隙、涂辊特性、温度、带钢表面(含镀层/钝化层)特性等诸多要素，这些要素的变化将引起膜厚的变化，通过钢铁涂层膜厚的在线精确测量，进而实现在线精确控制是非常必要的。目前行业采用成品干膜厚度测量的方法，部分产线采用在线取样，离线测量，然后在线调整工艺参数，调整膜厚，响应时间长，工艺参数、涂层机状态变化多，不利于钢铁涂层板膜厚质量稳定。
[0004]钢铁涂层膜厚传统的测量方法大多用于离线实验室取样板测量。可以分为干膜湿膜2大类，通常干膜厚度的测量一般分为磁性测厚仪法、千分尺法、金相显微镜法和其他非磁性测厚仪法几种。
[0005]钢铁涂层膜厚的在线测量技术大致有4种：射线法、红外吸收法、热波法和干涉测量。前三种方法受环境影响很大，大生产时针对各种钢铁涂层品种，效果不稳定。而干涉测量技术是一种非接触的光学测量技术，比较适用于膜层厚度在线测量。它利用膜系的表层、中间层、基底层反射光之间的干涉，检测出膜厚，该方法精度高，可以解析多层膜厚。但是对于冷轧钢铁涂层膜层，由于颜料颗粒散射，涂膜表面的粗糙性，基底镀层的粗糙性，造成干涉光被散射，形成严重干扰。采用常规的干涉检测方法，很难从少量的不稳定的干涉光中得到可靠的厚度信息。一旦反射光之间干涉失效，产生错误的计算结果，就将对生产造成严重影响。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置及方法，利用干扰因素是微观因素，在不同角度下存在差异，而钢铁涂层膜厚度为宏观因素，在不同角度下厚度相同，通过多光路互相匹配，消除干涉光谱中的干扰因素，实现钢铁涂层膜厚精确测量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一方面，一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置，包括：
[0009]探头，具有多个，呈不同角度布置并对钢铁涂层板的涂膜层进行检测；
[0010]主机，具有多个，与所述探头对应连接，为所述探头提供红外光源并测量出光谱；
[0011]信号处理计算机，与所述主机连接，根据所述光谱中各个波长的干涉程度，计算出膜厚强度曲线。
[0012]较佳的，所述探头上具有两组光纤，一组为出射光纤，另一组为反射接收光纤。
[0013]较佳的，所述主机包括光源和光谱仪；
[0014]所述光源射出的红外光通过所述出射光纤传至所述探头，再照射至所述涂膜层上；
[0015]所述涂膜层的反射光通过所述反射接收光纤传至所述探头，在所述探头上形成干涉光再传至所述光谱仪。
[0016]较佳的，所述反射光包括所述涂膜层上表面的反射光，以及所述涂膜层与基层之间下表面的反射光。
[0017]另一方面，一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量方法，采用所述的多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置对钢铁涂层板的涂膜层进行膜厚测量；
[0018]在所述钢铁涂层板的上方布置多个所述探头，所述光源射出的红外光通过所述出射光纤传至所述探头，再照射至所述涂膜层的同一个工作点上，在该工作点上的反射光通过所述反射接收光纤传至所述探头，在所述探头上形成干涉光再传至所述光谱仪，由所述光谱仪测量出所述干涉光的光谱，再由所述信号处理计算机根据所述光谱中各个波长的干涉程度，计算出膜厚强度曲线。
[0019]较佳的，所述反射光均传至同一个所述探头上；和/或
[0020]所述反射光呈交叉传至不同的所述探头上。
[0021]较佳的，所述光源射出的红外光的波长小于3μm。
[0022]本专利技术所提供的一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置及方法，在钢铁涂层膜能够透过近红外波段(波长小于3μm)的情况下，使用近红外干涉技术，实现初步的钢铁涂层膜干涉检测，在通过本专利申请的多路干涉测量技术，剔除干扰引起的无效峰值，检测出膜厚产生的有效干涉强度峰值，进而计算出钢铁涂层膜厚。在钢铁涂层膜能够通过近红外光线的情况下，实际效果良好。大大优于传统的单路干涉检测方法。
附图说明
[0023]图1是传统光纤光谱仪厚度测量的基本光学原理示意图；
[0024]图2是传统光纤光谱仪厚度测量的膜厚干涉强度曲线示意图；
[0025]图3是传统钢铁涂层薄膜干涉测量的膜厚强度曲线示意图；
[0026]图4是本专利技术钢铁涂层膜厚在线测量装置实施例1的测量示意图；
[0027]图5是本专利技术钢铁涂层膜厚在线测量装置实施例1中探头B、C的膜厚干涉强度曲线示意图；
[0028]图6是本专利技术钢铁涂层膜厚在线测量装置实施例2的测量示意图。
具体实施方式
[0029]为了能更好地理解本专利技术的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0030]结合图1所示的传统的膜厚光纤干涉测量技术的基本光路，包括一个套主机1(含光源2和光纤光谱仪3)、探头4和信号处理计算机5，每个探头4通常含两组光纤：出射光纤，反射接收光纤。
[0031]来自主机1内光源2的红外光，通过出射光纤传到探头4，并从出射光纤端出射为OA1，照射到被测钢铁涂层板的钢铁涂层膜100上，钢铁涂层膜100上表面的反射光为OAR1，在钢铁涂层膜100与基层101之间的下表面反射光为OAR2，反射光OAR1和反射光OAR2在探头4的反射接收光纤入口处形成干涉，干涉后的干涉光进入探头4，并沿反射接收光纤进入光纤光谱仪3，由光纤光谱仪3测量出干涉光的光谱，再由信号处理计算机5根据光谱中各个波长的干涉程度，计算出膜厚强度曲线，如图2所示。图2中峰值a对应被测钢铁涂层膜100的实际膜厚，在理想薄膜，没有干扰的情况下，只要识别出峰值a及对应的膜厚位置，就检测出了膜厚。
[0032]单层理想膜只有一个干涉峰值，但是由于钢铁涂层膜干扰因素非常多，这些干扰因素会产生额外的峰值，如图3所示，而且由于钢铁涂层颜料吸收了大量光线，造成主峰幅值降低。除了基本膜厚的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置，其特征在于，包括：探头，具有多个，呈不同角度布置并对钢铁涂层板的涂膜层进行检测；主机，具有多个，与所述探头对应连接，为所述探头提供红外光源并测量出光谱；信号处理计算机，与所述主机连接，根据所述光谱中各个波长的干涉程度，计算出膜厚强度曲线。2.根据权利要求1所述的多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置，其特征在于：所述探头上具有两组光纤，一组为出射光纤，另一组为反射接收光纤。3.根据权利要求2所述的多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置，其特征在于：所述主机包括光源和光谱仪；所述光源射出的红外光通过所述出射光纤传至所述探头，再照射至所述涂膜层上；所述涂膜层的反射光通过所述反射接收光纤传至所述探头，在所述探头上形成干涉光再传至所述光谱仪。4.根据权利要求3所述的多干涉光路匹配的钢铁涂层膜厚在线测量装置，其特征在于：所述反射光包括所述涂膜层上表面的反射光，以及所述涂膜层与基层...

【专利技术属性】
技术研发人员：方志宏，夏勇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：