CN105806206A - 厚度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种厚度检测装置，包括：公共电极；检测电极，与公共电极对应且相互间隔地设置，检测电极与公共电极之间形成检测通道；补正电极，与公共电极对应且相互间隔地设置，补正电极设置在检测通道的外部；控制部，与公共电极、检测电极和补正电极均电连接，用于根据补正电极的输出对检测电极的输出进行补正。由于补正电极设置在检测通道的外部，待检测物通过检测通道时并不经过补正电极，因此在检测电极对待检测物进行检测时，补正电极能够反馈由于外界干扰导致的电特性变化，控制部采用补正电极检测到的信号对检测电极检测到的信号进行补正，从而避免反应待检测物厚度的电信号受到外界干扰的影响，得到真确度更高的厚度值。

Description

厚度检测装置
技术领域
本发明涉及机电领域，具体而言，涉及一种厚度检测装置。
背景技术
厚度检测装置具有广泛的应用，例如对纸张、票据、塑料薄膜、纺织物品等薄片状物品进行连续厚度测量，这在生产、检测、处理、回收等过程中处于越来越重要的地位。
而在现有技术中，有利用电机间的静电感应进行薄膜厚度的检测技术，其中一种是利用平板电容的极板作为厚度检测的敏感器件，使待检测物通过两极板之间，实测对象的厚度变化引起的电容活动极板产生位移，导致平板电容器的容量发生变化。另一种检测装置是采用相对的公共电极和检出电极形成检测通道，当待测对象经过检测通道时，改变了两个电极间的介质的介电常数，使检测电极上感应的电荷数量也随之发生变化，检测对象的厚度不同，两个电极间的介电常数也不相同，进而检测电极上感应的电荷数量也不相同，因此通过检测电极电信号的大小，计算出检测对象的厚度。
但是，现有技术中的利用电特性进行检测的厚度检测装置会受到外界环境的干扰，例如温度、湿度以及噪音等，干扰会使得检出的电信号发生变化，破坏检测的精度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种厚度检测装置，包括：公共电极；检测电极，与公共电极对应且相互间隔地设置，检测电极与公共电极之间形成检测通道；补正电极，与公共电极对应且相互间隔地设置，补正电极设置在检测通道的外部；控制部，与公共电极、检测电极和补正电极均电连接，用于根据补正电极的输出对检测电极的输出进行补正。
进一步地，补正电极与公共电极之间形成的电特性与检测电极与公共电极之间形成的电特性相同。
进一步地，补正电极的尺寸与检测电极的尺寸相同，补正电极与公共电极间隔的距离与检测电极与公共电极间隔的距离相等。
进一步地，补正电极在垂直于检测通道的延伸方向的方向上与检测电极间隔地设置。
进一步地，检测电极为多个，多个检测电极并排设置，检测通道的延伸方向为多个检测电极的排列方向。
进一步地，厚度检测装置还包括设置在公共电极外侧的第一保护部，和/或设置在检测电极外侧的第二保护部。
进一步地，厚度检测装置还包括设置在检测电极外侧的第二保护部和设置在补正电极外侧的第三保护部，覆盖在检测电极的朝向公共电极的外表面上的第二保护部的厚度与覆盖在补正电极的朝向公共电极的外表面上的第三保护部的厚度相等。
进一步地，厚度检测装置还包括：第一导电部，设置在公共电极的朝向检测电极的外表面上；第二导电部，设置在检测电极的朝向公共电极的外表面上；第三导电部，设置在补正电极的朝向公共电极的外表面上；其中第二导电部与第三导电部的尺寸相同。
进一步地，控制部包括差分电路，差分电路的输入端分别与检测电极和补正电极电连接，差分电路根据检测电极的输出与补正电极的输出之间的差值得到输出值。
进一步地，控制部包括：检测位移输出电路，输入端与检测电极电连接，用于输出检测电极与公共电极之间产生的电信号；补正位移输出电路，输入端与补正电极电连接，用于输出补正电极与公共电极之间产生的电信号。
应用本发明的技术方案，厚度检测装置采用电特性变化进行厚度检测，即在公共电极和检测电极之间形成检测通道，待检测物从检测通道中通过改变公共电极和检测电极之间的电特性，通过这种电特性的变化来得出待检测物的厚度。此外，本发明的厚度检测装置还设置有补正电极，由于补正电极设置在检测通道的外部，待检测物通过检测通道时并不经过补正电极，因此在检测电极对待检测物进行检测时，补正电极能够反馈由于外界干扰导致的电特性变化，控制部采用补正电极检测到的信号对检测电极检测到的信号进行补正，从而避免反应待检测物厚度的电信号受到外界干扰的影响，得到真确度更高的厚度值。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的厚度检测装置的一个实施例的主视图；
图2示出了图1中的第二基板的板面布置示意图；
图3示出了根据本发明的厚度检测装置的控制部的逻辑关系示意图；以及
图4示出了根据本发明的厚度检测装置的另一个实施例的主视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、公共电极；201、检测电极；202、补正电极；11、第一框体；12、第一基板；14、第一保护部；15、第一导电部；21、第二框体；22、第二基板；23、电路组件；24、第二保护部；25、第二导电部；26、第三导电部。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种厚度检测装置，如图1至4所示，该厚度检测装置包括：公共电极100；检测电极201，与公共电极100对应且相互间隔地设置，检测电极201与公共电极100之间形成检测通道；补正电极202，与公共电极100对应且相互间隔地设置，补正电极202设置在检测通道的外部；控制部，与公共电极100、检测电极201和补正电极202均电连接，用于根据补正电极202的输出对检测电极201的输出进行补正。
本发明的厚度检测装置采用电特性变化进行厚度检测，即在公共电极100和检测电极201之间形成检测通道，待检测物从检测通道中通过改变公共电极100和检测电极201之间的电特性，通过这种电特性的变化来得出待检测物的厚度。此外，本发明的厚度检测装置还设置有补正电极202，由于补正电极202设置在检测通道的外部，待检测物通过检测通道时并不经过补正电极202，因此在检测电极201对待检测物进行检测时，补正电极202能够反馈由于外界干扰导致的电特性变化，控制部采用补正电极202检测到的信号对检测电极201检测到的信号进行补正，从而避免反应待检测物厚度的电信号受到外界干扰的影响，得到真确度更高的厚度值。
具体地，检测电极201与公共电极100之间形成一个平板电容器，二者之间的间隙即为电容器的介质，当待检测物穿过该间隙时，相当于待检测物构成了电容器的一部分介质，因此电容器的电特性发生改变，若此时检测电极201和公共电极100上通有电荷，则会表现为电荷的变化，在本发明的实施例中，控制部用于检测检测电极201和公共电极100之间的电压信号。而外界的干扰同能能改变由检测电极201和公共电极100上构成的平板电容的电特性，例如温度、湿度、震动噪音和电磁噪音等，补正电极202和公共电极100之间形成的平板电容能够反映这些外界干扰造成的电特性变化，即利用补正电极202和公共电极100之间形成的平板电容的电信号输出对检测电极201和公共电极100之间形成的平板电容的电信号输出进行补正，即可实现去除至少一部分外界干扰的效果，使得检测到的厚度信号更加准确。
优选地，补正电极202与公共电极100之间形成的电特性与检测电极201与公共电极100之间形成的电特性相同。为了更准确地反映外界的干扰对检测电极201输出的电信号的影响，补正电极202与公共电极100之间形成的电特性与检测电极201与公共电极100之间形成的电特性相同，具体地说即补正电极202与公共电极100之间形成的平板电容的性能与检测电极201与公共电极100之间形成的平板电容的性能相同，在同样的条件下，检测电极201与补正电极202输出的电信号相同。
为了实现上述效果，更具体地，补正电极202的尺寸与检测电极201的尺寸相同，补正电极202与公共电极100间隔的距离与检测电极201与公共电极100间隔的距离相等。此外，补正电极202与检测电极201的材料也相同。
优选地，如图2所示，补正电极202在垂直于检测通道的延伸方向的方向上与检测电极201间隔地设置。由于检测电极201与公共电极100之间形成检测通道，因此补正电极202要与检测通道错位设置。
更具体地，检测电极201为多个，多个检测电极201并排设置，检测通道的延伸方向为多个检测电极201的排列方向。多个检测电极201排列成长队列，并与公共电极100之间形成检测通道，而补正电极202沿垂直于检测通道的方向与多个检测电极201相间隔，从而避让开检测通道。而在图2示出的实施例中，在检测通道的长度方向上，补正电极202也设置在检测通道的端部的外侧。更具体地，补正电极202在检测通道的长度方向上设置在基板的边缘部位。
在一些实施例中，检测电极201或公共电极100的端面为裸露设置，即检测电极201或公共电极100外侧并未设置保护部，例如图1示出的实施例。
而在另一些实施例中，厚度检测装置还包括设置在公共电极100外侧的第一保护部14，和/或设置在检测电极201外侧的第二保护部24。
为了避免电极被磨损而造成检测误差，因此可以在电极的外侧设置保护部，以防止待检测物磨损电极，提高厚度检测的准确度。可以为需要与待检测物接触的电极设置保护部，也可以为两个电极均设置保护部。
而如图4示出的实施例，在公共电极100的外侧设置有第一保护部14，在检测电极201的外侧设置有第二保护部24，第一保护部14和第二保护部24可以为薄涂覆层。
优选地，厚度检测装置还包括设置在检测电极201外侧的第二保护部24和设置在补正电极202外侧的第三保护部，覆盖在检测电极201的朝向公共电极100的外表面上的第二保护部24的厚度与覆盖在补正电极202的朝向公共电极100的外表面上的第三保护部的厚度相等。
虽然补正电极202不会发生磨损情况，但由于检测电极201设置了第二保护部24，因此为了使得补正电极202与检测电极201的情况相同，在补正电极202外侧也设置第三保护部，第三保护部与第二保护部24的厚度和材料等均相同。在图4示出的实施例中，第二保护部24和第三保护部为同一个涂覆层。
优选地，在图4示出的实施例中，厚度检测装置还包括：第一导电部15，设置在公共电极100的朝向检测电极201的外表面上；第二导电部25，设置在检测电极201的朝向公共电极100的外表面上；第三导电部26，设置在补正电极202的朝向公共电极100的外表面上；其中第二导电部25与第三导电部26的尺寸相同。
为了提高厚度检测装置的电极的感度，使得在公共电极100和检测电极201间有待检测物通过时，检测电极201给出更敏感的反应，具体到平板电容中，即检测电极201和公共电极100之间的感应电荷可以迅速累积使得的输出电压会相应迅速增大，从而提高整个厚度检测装置的感度，如图4所示的实施例，公共电极100的端面上设置有第一导电部15，检测电极201的端面上设置有第二导电部25，其中导电部为高导电材料制成的导电薄膜，包括金或银等。
为了提高厚度检测装置的感度，仅在公共电极100和检测电极201的端面设置导电部就能实现。单在图4示出的实施例中，为了补正的准确性，即补正电极202和检测电极201保持相同的感度和电容容量，因此在补正电极202的端面还设置了第三导电部26，并且第三导电部26和第二导电部25的规格相同。
当厚度检测装置的某一电极即设置有导电部，还设置有保护部时，保护部位于导电部的外侧。
优选地，如图3所示，控制部包括差分电路，差分电路的输入端分别与检测电极201和补正电极202电连接，差分电路根据检测电极201的输出与补正电极202的输出之间的差值得到输出值。需要指出的是，在一些实施例中，差分电路还具有放大功能，因此是一种差分放大电路。
在该实施例中，控制部还包括：检测位移输出电路，输入端分别与检测电极201电连接，用于输出检测电极201与公共电极100之间产生的电信号；补正位移输出电路，输入端与补正电极202电连接，用于输出补正电极202与公共电极100之间产生的电信号。
对于例如图2所示的具有多个检测电极201的厚度检测装置的实施例，检测位移输出电路的输入端与每个检测电极201的输出端均电连接，多个检测电极201依次间隔排列，形成检测通道，在单位长度内电极的数量越多，检测装置的分辨率就越高，检测位移输出电路的作用是将同时输出的多个检测电极201的信号，依次排列输出出来，以便于信号处理。
根据图1和2示出的实施例，在第二基板22上还设置有电路组件23，即包括检测位移输出电路、补正位移输出电路和差分电路的电路组件。
当公共电极100上带电荷后，各检测电极201和补正电极202上就能感应出电荷，假设检测电极201上的感应电荷为Q201,补正电极电极上的感应电荷为Q202，此时检测位移输出电路的电压输出信号为V201，V201＝Q201/C201，补正位移输出电路的电压输出信号为V202，V202＝Q202/C202，其中C201和C202为检测电极201和补正电极202的电容容量，在配置电极时应使检测电极201和补正电极202的电容容量C201＝C202＝C。这样差分电路的输出V＝G×(V1-V2)＝G×(Q201/C201-Q202/C202)＝G×(Q201-Q202)/C，G为差分放大的放大倍数。
检测电极201和补正电极202上感应出电荷的多少取决于电极的面积及两种电极与公共电极100相隔的距离、公共电极100上所携带的电荷量以及两种电极与公共电极100之间的介电常数。在结构一定的情况下，检测电极201和补正电极202上感应出的电荷量只与检测电极201、补正电极202与公共电极100之间介电常数有关。当待检测物经过检测通道时，改变了检测电极201与公共电极100间的介质的介电常数，使检测电极201上感应的电荷数量发生变化，假设电荷变化量为a，此时检测位移输出电路的电压输出V201’＝(Q201+a)/C201。当待检测物经过检测通道时，因为补正电极202位于有效检测范围之外的区域，补正电极202与公共电极100间的介质的介电常数没有发生变化，补正电极202上感应的电荷的数量也不变，补正位移输出电路的电压输出也不发生变化，补正位移输出电路的电压输出V202’＝Q202/C202，C201＝C202＝C。差分电路的输出V’＝G×(V201’-V202’)＝G×((Q201+a)/C201-Q202/C202))＝G×(Q201+a-Q202)/C，可以计算出待测膜通过时，检测电极201的电荷变化为V’－V＝G×(Q201+a-Q202)/C-G×(Q201-Q202)/C＝G×a/C，因此通过电极上电荷量的变化多少可以计算出待测膜的厚度。
在温度、湿度变化及噪音影响时，补正电极202的感度与检测电极201感度相同，检测电极201和补正电极202上感受到相同的影响，电荷变化量也相同，假设因外界干扰引起的电荷变化量都为b，此时检测位移输出电路的电压输出V201”＝(Q201+a+b)/C201，补正位移输出电路的电压输出V202”＝(Q202+b)/C202，C201＝C202＝C。差分电路的输出V”＝G×(V201”-V202”)＝G×((Q201+a+b)/C201-(Q202+b)/C202))＝G×(Q201+a-Q202)/C，可以计算出在温度、湿度变化及噪音影响时，待检测物通过时检测电极201的电荷变化为V”－V＝G×(Q201+a-Q202)/C-G×(Q201-Q202)/C＝G×a/C，此数值与没有温度、湿度及噪音影响时的计算值相同，所以通过补正电极202和差分电路可以将检测电极201受到的温度、湿度及噪音影响消除掉，保证厚度检测的准确性。
需要补充的是，在如图1示出的实施例中，厚度检测装置还包括：第一基板12和第二基板22，公共电极100设置在第一基板12上，检测电极201和补正电极202设置在第二基板22上。此外厚度检测装置还包括：第一框体11与第二框体21，其中第一基板12设置在第一框体11上；第二框体21与第一框体11间隔设置，第二基板22设置在第二框体21上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厚度检测装置，其特征在于，包括：
公共电极(100)；
检测电极(201)，与所述公共电极(100)对应且相互间隔地设置，所述检测电极(201)与所述公共电极(100)之间形成检测通道；
补正电极(202)，与所述公共电极(100)对应且相互间隔地设置，所述补正电极(202)设置在所述检测通道的外部；
控制部，与所述公共电极(100)、所述检测电极(201)和所述补正电极(202)均电连接，用于根据所述补正电极(202)的输出对所述检测电极(201)的输出进行补正。
2.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述补正电极(202)与所述公共电极(100)之间形成的电特性与所述检测电极(201)与所述公共电极(100)之间形成的电特性相同。
3.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述补正电极(202)的尺寸与所述检测电极(201)的尺寸相同，所述补正电极(202)与所述公共电极(100)间隔的距离与所述检测电极(201)与所述公共电极(100)间隔的距离相等。
4.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述补正电极(202)在垂直于所述检测通道的延伸方向的方向上与所述检测电极(201)间隔地设置。
5.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述检测电极(201)为多个，多个所述检测电极(201)并排设置，所述检测通道的延伸方向为多个所述检测电极(201)的排列方向。
6.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述厚度检测装置还包括设置在所述公共电极(100)外侧的第一保护部(14)，和/或设置在所述检测电极(201)外侧的第二保护部(24)。
7.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述厚度检测装置还包括设置在所述检测电极(201)外侧的第二保护部(24)和设置在所述补正电极(202)外侧的第三保护部，覆盖在所述检测电极(201)的朝向所述公共电极(100)的外表面上的所述第二保护部(24)的厚度与覆盖在所述补正电极(202)的朝向所述公共电极(100)的外表面上的所述第三保护部的厚度相等。
8.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述厚度检测装置还包括：
第一导电部(15)，设置在所述公共电极(100)的朝向所述检测电极(201)的外表面上；
第二导电部(25)，设置在所述检测电极(201)的朝向所述公共电极(100)的外表面上；
第三导电部(26)，设置在所述补正电极(202)的朝向所述公共电极(100)的外表面上；
其中所述第二导电部(25)与所述第三导电部(26)的尺寸相同。
9.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述控制部包括差分电路，所述差分电路的输入端分别与所述检测电极(201)和所述补正电极(202)电连接，所述差分电路根据所述检测电极(201)的输出与所述补正电极(202)的输出之间的差值得到输出值。
10.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述控制部包括：
检测位移输出电路，输入端与所述检测电极(201)电连接，用于输出所述检测电极(201)与所述公共电极(100)之间产生的电信号；
补正位移输出电路，输入端与所述补正电极(202)电连接，用于输出所述补正电极(202)与所述公共电极(100)之间产生的电信号。
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