[发明专利]一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备

说明书

本发明属于纸张厚度检测技术领域，公开了一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备，其中所述方法包括如下步骤：实施动态检测，发射太赫兹脉冲；根据脉冲反射获取太赫兹时域波形图并进行处理；建立厚度提取模型，计算待测纸张折射率和纸张厚度；动态检测结束，获得实时二维纸张厚度曲线图；其中所述设备包括检测组件、驱动组件和安装组件，驱动组件用于驱动安装组件，并且通过安装组件的配合带动检测组件产生往复移动；本发明提供的一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备，可提高工业纸张检测中的检测精度和检测效率，同时能够实现动态检测、实时和在线监控工业纸张制造流程，满足实际工业检测实时性需求。

技术领域

本发明属于纸张厚度检测技术领域，具体涉及一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法和设备。

背景技术

纸张厚度是表征纸张质量的重要指标之一，因此，在纸张的生产过程中，常将纸张厚度作为生产过程参数进行监控。纸张厚度的检测有接触式和非接触式两种。接触式使用卡尺等工具测量，所用设备具有结构简单成本低廉的优势，但是直接接触纸张可能会对产品质量产生不利影响，且不适合在线检测。非接触式测量工具不与纸张直接接触，适合在线检测。目前，工业上常用于纸张检测的方法是基于β射线和x射线传感器，但是β射线和x射线存在电离辐射，会对人体存在一定损害。

太赫兹(THz)波是指位于微波和红外频段之间的电磁波，频率范围在0.1-10THz之间。太赫兹波技术具有如下技术特点：(1)太赫兹波长比可见光和红外光要长，受物质颗粒散射影响较小；(2)THz光子的能量辐射低且只有10^-3量级，比X射线的10^3量级要小得多，不易破坏被检测的物质，可以用于无损检测；(3)利用太赫兹时域光谱技术可以获得亚皮秒、飞秒时间分辨率，信噪比高；(4)太赫兹时域光谱技术采用光脉冲取样探测方法，可以获得太赫兹波的瞬态电场，即同时得到振幅和相位信息。

在现有技术中，提出了多种实现太赫兹无损检测的方式，但是在纸张的制造工艺流程中，实时在线动态监控纸张的制造质量对于快速制造高质量和稳定的纸质显得异常重要，这对太赫兹装置设计和检测流程设计提出很高的要求。

发明内容

鉴于此，本发明有必要提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，以提高工业纸张检测中的检测精度和检测效率；同时，还有必要提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的设备，能够实现动态检测、实时和在线监控工业纸张制造流程，以满足实际工业检测实时性需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种太赫兹动态检测纸张厚度的方法，包括如下步骤：

S1.动态测定纸张样品，以S11或S12的工作方式进行，使得检测组件向被检测纸张样品发射太赫兹脉冲；其中，S11.被检测纸张相对于检测组件静止，检测组件进行移动检测，并在移动过程中接收反射的太赫兹回波信号，以形成太赫兹时域波形图；S12.检测组件相对于被检测纸张静止，被检测纸张进行移动检测，由检测组件接收反射的太赫兹回波信号，以形成太赫兹时域波形图；

S2.获取脉冲与纸张样品作用后的太赫兹时域波形图；

S3.对太赫兹时域波形图的动态光谱数据进行处理；排除因背景噪声及杂质因素引起的抖动，以提高检测的准确度；具体为将太赫兹时域波形图进行平滑处理，消除上述波形图中的细小杂峰；

S4.动态测定待测纸张，检测组件向待测纸张发射太赫兹脉冲，脉冲在空气与待测纸张交界面产生第一次反射，记为第一太赫兹回波信号，并获取回波时间t1；

S5.太赫兹脉冲透射至待测纸张内部，并在待测纸张的另一侧产生第二次反射，该发射中携带有待测纸张的内部信息，记为第二太赫兹回波信号，并获取回波时间t2；

S6.计算第二太赫兹回波信号相对于第一太赫兹回波信号的延迟时间ΔT，其中ΔT＝|t2-t1|；

S7.建立厚度提取模型：