【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，特别涉及一种基于自由空间测量的点阵扫描测量方法。
技术介绍
1、自由空间测量系统是利用两个聚焦透镜天线发射的电磁波，汇聚在焦平面处形成平面波，垂直入射到介质表面发生反射与透射，利用矢量网络分析仪获得相关的反射系数和透射系数，进而求出反映介质特性的电磁参数(介电常数和磁导率)。
2、对于较大面积的板材，板材上不同位置的材料参数可能不同，当采用现有的测量一个位置确定板材的电磁参数时，可能导致整体出现较大的误差，表征板材电磁参数的准确性大大降低。因此，需要一种针对较大面积板材的测量方法，以提高表征板材电磁参数的准确性。
3、另外，目前大家常用计算焦斑大小的方法是根据公式：其中d为聚焦透镜天线口面直径，r为聚焦透镜天线的焦距，y-3db为焦斑宽度。因此根据计算焦斑大小的公式可知，存在以下两个问题：(1)不能通过公式计算出的焦斑大小直接推断出最佳聚焦点，原因在于，公式内涉及有物理参数聚焦透镜天线的口面直径d，而在生产天线的过程中的加工误差会影响到口面直径d的具体参数，进而焦斑大小计算的结果；(2)不同的工作频率会改变焦距r，即影响焦斑大小，因此，在测量物体时不根据工作频率实时调整收发天线的位置，就无法在使待测物处在最小焦斑处，即无法在聚焦透镜天线的最佳聚焦点测量物体，导致降低测量精度。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种基于自由空间测量的点阵扫描测量方法，旨在解决现有技术中针对面积较大的板材，采用现有的测量一个位置确定板材的电磁参数时
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种基于自由空间测量的点阵扫描测量方法，包括：
3、s1、把聚焦透镜天线和待测量的板材相对移动，使所述聚焦透镜天线在板材上形成具有i行j列的扫描测量区域，所述扫描测量区域内具有i*j个测量点，所述聚焦透镜天线在每个所述测量点的位置对板材测量电磁参数，矢量网络分析仪获取并记录聚焦透镜天线的测量数据，得到i*j个点测量值；
4、s2、对i*j个所述点测量值作均值处理，得到板材的均值电磁参数。
5、本专利技术聚焦透镜天线和板材相对移动形成点阵式的多个测量点，通过在每个测量点测量电磁参数，可整体了解板材的电磁参数分布，通过对每个测量点测量电磁参数的均值处理，得到的均值电磁参数可更准确地表征板材的电磁参数，减低对面积较大的板材的测量误差。
6、优选地，在每个所述测量点测量时所述聚焦透镜天线发出的电磁波具有多个测量频率，在每个电磁波频率下，所述聚焦透镜天线根据预设距离值实时调整到板材的距离。
7、不同的测量频率具有不同的能量特性，可体现为聚焦透镜天线到板材的距离，本专利技术中聚焦透镜天线针对不同的测量频率调整到板材的距离，可提高测量的准确性。
8、优选地，所述预设距离值为在测量前，对每个所述聚焦透镜天线发出的对应测量频率所测得的最小焦斑处的距离。
9、聚焦透镜天线的最小焦斑处是电磁波的能量密度最高，天线接收或发射信号的灵敏度也是最高的点，最小焦斑处为最佳聚焦点，根据最小焦斑处的距离来调节聚焦透镜天线到板材的距离，可提高测量的准确性。
10、优选地，所述均值处理包括以下步骤：
11、s21、所述点测量值为s参数，根据s参数计算每个测量点的介电常数εn，其中n＝1、2、...、i*j；
12、s22、消除误差项，获得有效的εn值：
13、计算多个介电常数εn的和c，c＝ε1+ε2+ε3+...+εi*j；
14、计算umin＝u*0.98，其中εmax为εn的最大值，εmin为εn的最小值；
15、当umin<εn<umax时，εn是有效值，记有效的εn值为εb，其中b＝1、2、...、i*j-2，记i*j-2＝m，再针对εb进行均值。
16、优选地，所述均值处理还包括以下步骤：
17、s23、设(εa，f)是一对观测值，其中f是对应的测量频率，εa＝[ε1，ε2，…εm]t满足以下理论功能：y＝f(εa，ω)，其中ω＝[ω1，ω2，…，ωm]t是需要使用者确定的参数；
18、s24、为了找到参数y＝f(εa，ω)的最佳估计值，对于给定的n组观测数据(fb，εb)，其中n>m，求解目标函数：
19、
20、取最小参数ωb；
21、s25、通过最小二乘法拟合得到均值介电常数。
22、优选地，所述聚焦透镜天线的数量为多组，板材沿输送方向输送，多组所述聚焦透镜天线沿输送方向且沿上下方向错位排布，一组聚焦透镜天线对板材的扫描测量区域的一行进行测量，多组聚焦透镜天线共同形成对扫描测量区域的扫描测量。
23、优选地，板材在输送过程中具有多个测量停止位，多个测量停止位与多组聚焦透镜天线位置一一对应设置，当板材停止在测量停止位后，对应的一组聚焦透镜天线通过在输送方向移动至不同列的测量点，实现对扫描测量区域的相应行进行测量。
24、优选地，一组聚焦透镜天线包括两个聚焦透镜天线，两个所述聚焦透镜天线的移动通过模糊自适应pid控制，以使两个所述聚焦透镜天线的焦点相对准。
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1.一种基于自由空间测量的点阵扫描测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，在每个所述测量点(91)测量时所述聚焦透镜天线(2)发出的电磁波具有多个测量频率，在每个电磁波频率下，所述聚焦透镜天线(2)根据预设距离值实时调整到板材(9)的距离。
3.如权利要求2所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述预设距离值为在测量前，对每个所述聚焦透镜天线(2)发出的对应测量频率所测得的最小焦斑处的距离。
4.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述均值处理包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述均值处理还包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述聚焦透镜天线(2)的数量为多组，板材(9)沿输送方向输送，多组所述聚焦透镜天线(2)沿输送方向且沿上下方向错位排布，一组聚焦透镜天线(2)对板材(9)的扫描测量区域的一行进行测量，多组聚焦透镜天线(2)共同形成对扫描测量区域的扫描测量。
7.如权利要求6所述的点阵扫描
8.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，一组聚焦透镜天线(2)包括两个聚焦透镜天线(2)，两个所述聚焦透镜天线(2)的移动通过模糊自适应PID控制，以使两个所述聚焦透镜天线(2)的焦点相对准。
...【技术特征摘要】
1.一种基于自由空间测量的点阵扫描测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，在每个所述测量点(91)测量时所述聚焦透镜天线(2)发出的电磁波具有多个测量频率，在每个电磁波频率下，所述聚焦透镜天线(2)根据预设距离值实时调整到板材(9)的距离。
3.如权利要求2所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述预设距离值为在测量前，对每个所述聚焦透镜天线(2)发出的对应测量频率所测得的最小焦斑处的距离。
4.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述均值处理包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述均值处理还包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的点阵扫描测量方法，其特征在于，所述聚焦透镜天线(2)的数...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢子欢，陈耿鹏，张西珈，刘发铭，郑君航，柯自然，王威洋，
申请(专利权)人：卢子欢，
类型：发明
国别省市：
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