CN106525764A - 基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法 - Google Patents
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Abstract
基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，属于太赫兹应用技术领域。本发明是为了解决现有的探针法不适用于带涂层的材料表面光洁度的检测的问题。本发明首先制作一系列标准试件，然后测量标准试件特定区域中多个点处的太赫兹时域反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；然后采用相关分析确定用于光洁度检测的最优频率点，求出多个点处的太赫兹数据特征的平均值，然后采用数据拟合的方法建立标准试件的光洁度检测模型；再测量待测试件多个点处的太赫兹时域光谱反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；最后选择最优频率处的太赫兹数据特征，并调用光洁度检测模型计算待测试件的光洁度值。本发明的检测方法具有无损、非接触和快速的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料表面光洁度检测方法，具体涉及一种基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，属于太赫兹应用技术领域。
背景技术
早期人们对太赫兹辐射研究的兴趣主要是来源于大气对太赫兹波的强吸收，因此太赫兹技术主要是被化学家和天文学家用于研究一些简单分子的转动和振动的光谱性质以及热发射线[10]，但是在过去的20年中，太赫兹技术己经发生了深刻的变革。随着新的材料技术提供了更高功率的发射源，太赫兹技术己经被证明在更加深入的物理研究以及实际应用中有着广阔的应用前景。由于和半导体、制药、加工、空间以及国防工业密切相关，太赫兹技术成为了一个非常有吸引力的研究领域，人们对太赫兹波的研究兴趣与日俱增。现在世界范围内从事太赫兹科学与技术研究的课题组已超过一百个，其中美国、欧洲、日本和中国台湾等国家和地区均投入了大量的人力和物力资源。
近年来，太赫兹时域光谱技术作为有潜力的探测手段，在很多领域都有非常重要的应用，很多有机电介质的分子振动和分子间的相互作用会对太赫兹波产生吸收，从而产生相应的吸收峰，而红外光谱仅能探测到分子内化学键的旋转和伸缩振动。利用太赫兹时域光谱技术能够在较大的波长范围内得到分子链的骨架振动。高分子晶体中的点阵结构和分子间的相互作用(例如氢键)等结构信息。所以太赫兹时域光谱技术在有机分子结构的分析上对红外光谱是一个很好的补充。
材料表面光洁度是指材料表面相对不规则的平整程度，由机械加工中的工艺、服役过程中的机械损伤或腐蚀等造成。一般在机械加工中，机械师利用手指感受工件与标准光滑试件之间的区别来评价金属表面光洁度，此方法主观性比较大，相同的工件不同的人可能会有不同的判断。
此外，还有一种检测方法是采用探针法，此法利用位移传感器来评价光洁度，可以较客观准确地进行光洁度评价，测量的准确性主要由位移传感器的特性来决定，但是此法不适用于带涂层的材料表面光洁度的检测。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明的目的是针对现有的探针法不适用于带涂层的材料表面光洁度的检测的问题，进而提供一种基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法。
本发明所采取的方案为：基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，具体步骤为：
(1)建立标准试件的粗糙度检测模型：
首先制作一系列不同光洁度的标准试件，然后测量每个标准试件特定区域中多个点处的太赫兹时域反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；
然后采用相关分析确定用于光洁度检测的最优频率点，并将最优频率点处的太赫兹光谱幅度作为太赫兹数据特征，并求出多个点处的太赫兹数据特征的平均值，然后采用数据拟合的方法建立标准试件的光洁度检测模型；
(2)计算待测试件的光洁度值：
首先测量待测试件多个点处的太赫兹时域光谱反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；然后选择最优频率处的太赫兹数据特征，并调用步骤(1)建立的标准试件的光洁度检测模型计算待测试件的光洁度值。
进一步地：步骤(1)中的数据拟合方法选择多项式拟合算法或者高斯拟合算法。
进一步地：在测量带镀层的材料表面光洁度，需要制作带有镀层的标准试件并建立对应的光洁度检测模型。
本发明所达到的效果为：
当材料表面具有涂层时，太赫兹波对此类材料的透射率相对较高，可以进行镀层底下的材料表面光洁度的检测和评估，同时太赫兹波对于材料表面或带涂层的材料表面光洁度的检测具有无损、非接触和快速等优点。
具体实施方式
为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本实施方式的基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，具体步骤为：
(1)建立标准试件的粗糙度检测模型：
首先制作一系列不同光洁度的标准试件，然后测量每个标准试件特定区域中多个点处的太赫兹时域反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；
然后采用相关分析确定用于光洁度检测的最优频率点，并将最优频率点处的太赫兹光谱幅度作为太赫兹数据特征，并求出多个点处的太赫兹数据特征的平均值，然后采用数据拟合的方法建立标准试件的光洁度检测模型；
(2)计算待测试件的光洁度值：
首先测量待测试件多个点处的太赫兹时域光谱反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；然后选择最优频率处的太赫兹数据特征，并调用步骤(1)建立的标准试件的光洁度检测模型计算待测试件的光洁度值。
更具体地：步骤(1)中的数据拟合方法选择多项式拟合算法或者高斯拟合算法。
更具体地：在测量带镀层的材料表面光洁度，需要制作带有镀层的标准试件并建立对应的光洁度检测模型。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
Claims (3)
1.基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，其特征在于：具体步骤为：
(1)建立标准试件的粗糙度检测模型：
首先制作一系列不同光洁度的标准试件，然后测量每个标准试件特定区域中多个点处的太赫兹时域反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；
然后采用相关分析确定用于光洁度检测的最优频率点，并将最优频率点处的太赫兹光谱幅度作为太赫兹数据特征，并求出多个点处的太赫兹数据特征的平均值，然后采用数据拟合的方法建立标准试件的光洁度检测模型；
(2)计算待测试件的光洁度值：
首先测量待测试件多个点处的太赫兹时域光谱反射信号，应用傅里叶变换得到频域谱；然后选择最优频率处的太赫兹数据特征，并调用步骤(1)建立的标准试件的光洁度检测模型计算待测试件的光洁度值。
2.根据权利要求1所述的基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，其特征在于：步骤(1)中的数据拟合方法选择多项式拟合算法或者高斯拟合算法。
3.根据权利要求1或2所述的基于太赫兹时域光谱的材料表面光洁度检测方法，其特征在于：在测量带镀层的材料表面光洁度，需要制作带有镀层的标准试件并建立对应的光洁度检测模型。
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