[发明专利]使用谐振频率偏移的无创厚度测量

说明书

一种测量材料的厚度的方法一般包括经过该材料从第一焊盘向第二焊盘传送振荡信号，并且测量反射回到第一焊盘的信号。该材料可以是同质或异质的，并且具有介电性质。信号使其频率随时间而改变，使得可分析系统(第一焊盘、材料和第二焊盘)的频率响应。确定系统的谐振频率。材料的厚度基于通过材料的厚度上的变化所引起的谐振频率偏移来确定。本发明可有利地用来测量车辆轮胎或其他材料的厚度。还公开相关设备。

相关申请

本申请要求美国实用新型申请序号15/062377(2016年3月7日提交)的优先权，通过引用将其完整内容结合到本文中。

背景技术

本发明涉及厚度测量，以及具体来说涉及使用电磁波的无创厚度测量，其在一些实施例中可具有测量车辆轮胎的厚度的特定适用性。

测量材料的厚度能够按照多种方式实现。例如，材料样本可从材料来切割，并且然后以物理或光学方式来测量。备选地，材料可通过适当装置来刺穿，并且由此测量厚度。但是，对于一些材料，可能不期望损坏材料以便测量材料的厚度。相应地，已开发一些物理无创厚度测量技术。例如，美国专利No. 7135869描述一种利用空腔谐振器的方式，空腔谐振器通过相对涂敷的金属的表面所放置被隔绝，其中涂层的厚度基于空腔谐振器的所产生谐振频率所确定。但是，这种方式要求金属的衬底、同质涂敷层、到涂层的暴露的表面的物理入口的存在，并且空腔谐振器相对涂层以物理方式放置，其部分或全部可能不适合用于除了用于对飞机机翼来测试涂层厚度之外的其他状况。

因此，虽然厚度测量的现有技术方式可适合于一些状况，但是它们对全部状况可能不是理想的。相应地，仍然需要测量材料的厚度的备选方式(特别是物理上无创的方法)以及对应设备。

发明内容

下面描述的是测量材料的厚度的方法和/或相关设备的一个或多个实施例。该方法一般包括经过该材料从第一焊盘向第二焊盘传送振荡信号，并且测量反射回到第一焊盘的信号。该材料可以是同质或异质的，并且具有介电性质。信号使其频率随时间而改变，使得可分析系统(第一焊盘、材料和第二焊盘)的频率响应。理想地，系统的谐振频率被确定。因为材料充当电介质，所以系统的谐振频率随着材料的厚度变化而变化。因此，材料的厚度可基于通过材料的厚度上的变化所引起的谐振频率偏移来确定。本发明可有利地用来测量车辆轮胎的厚度，但是本发明在全部实施例中并不局限于车辆轮胎应用。

在一个或多个实施例中，本发明提供确定材料的厚度的方法。该方法包括：a)从第一焊盘传送振荡信号；其中信号以随时间而改变的频率来传送，使得信号在对应时间间隔中以多个频率来传送；b)经过材料来传递信号，其中材料是异质材料(即，合成材料，包括相互区别的至少两个不同物质)；c)在信号已经过材料传递之后在第二焊盘反射信号，第二焊盘关于第一焊盘隔开来设置并且与其电隔离；d)在第一焊盘接收所反射信号；e)基于所接收信号来确定系统的谐振频率；系统包括第一焊盘、第二焊盘和材料；以及f)基于谐振频率来确定材料的厚度。第一焊盘和第二焊盘可相互接近地设置在相对于材料的同一侧，并且有利地可基本上相互平行地设置。第一焊盘和第二焊盘均可关于材料隔开或者与材料直接接触地或者它们的任何组合来设置。多个频率有利地可以全部是亚微波频率。传送可根据需要包括或者不包括用信号对频带进行频扫。材料可包括介电材料(例如车辆轮胎的一部分)中嵌入的金属。金属可包括车辆轮胎的钢筋补强网。材料可在其表面上具有与第一焊盘和第二焊盘相对设置的多个凹口。