CN109059788B

CN109059788B - 厚度测量方法及设备

Info

Publication number: CN109059788B
Application number: CN201811261601.2A
Authority: CN
Inventors: 俞跃; 蒋强
Original assignee: China Special Equipment Inspection and Research Institute
Current assignee: China Special Equipment Inspection and Research Institute
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: CN109059788A

Abstract

本发明实施例提供一种厚度测量方法及设备，该方法包括：通过对参考信号以及主脉冲信号和回波信号叠加获得的厚度测量信号进行自相关处理，获得各自的自相关结果，并根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度，可以准确的选取主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点，避免了由于主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点选取不准确，导致根据主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点得到的待测对象的厚度不准确的问题，提高了所确定的待测对象厚度的准确度。

Description

厚度测量方法及设备

技术领域

本发明涉及一种厚度测量技术领域，尤其涉及一种厚度测量方法及设备。

背景技术

目前，基于主脉冲信号和回波信号的太赫兹厚度测量逐渐被应用在厚度测量中。其中，主脉冲信号是指直接透射经过待测对象后的太赫兹信号，回波信号是指透射经过待测对象后在待测对象的一侧表面进行第一次反射，再透射经过待测对象，在待测对象另一侧表面进行第二次反射后，透射出待测对象的太赫兹信号。

现有技术中，通过主脉冲信号、回波信号以及参考信号，确定待测对象的厚度。具体的，通过对主脉冲信号和回波信号的叠加信号和参考信号进行高斯反卷积运算，确定出主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差，进一步的，根据主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差，得到待测对象的厚度。

但是，现有技术，存在根据主脉冲信号和回波信号确定的厚度，准确度较低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种厚度测量方法及设备，解决了现有技术中存在根据主脉冲信号和回波信号确定的厚度，准确度较低的问题。

第一方面，本实施例提供的厚度测量方法，包括：

获得时域光谱测量系统对处于预设介质中的待测对象进行厚度测量获得的厚度测量信号，以及所述时域光谱测量系统对所述预设介质进行厚度测量获得的参考信号，所述厚度测量信号为主脉冲信号和回波信号的叠加信号；

对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果；

根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度。

在一种可能的设计中，所述对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果之前，所述方法还包括：

对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行归一化处理，获得各自的归一化结果；

所述对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果，包括：

对所述厚度测量信号的归一化结果和所述参考信号的归一化结果分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果。

通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理。

在一种可能的设计中，所述滤波器包括巴特沃斯滤波器。

在一种可能的设计中，所述通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理，包括：

通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理；

判断所述厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值是否大于或等于预设阈值；

若所述厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值小于预设阈值，则调整所述滤波器的滤波带宽参数，并返回所述通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理的步骤执行；

若所述厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值大于或者等于所述预设阈值，则根据所述滤波器的通带频率范围，确定所述待测对象的折射率；

所述根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度，包括：

根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果以及所述待测对象的折射率，确定所述待测对象的厚度。

第二方面，本实施例提供一种厚度测量设备，包括：

信号获取模块，用于获得时域光谱测量系统对处于预设介质中的待测对象进行厚度测量获得的厚度测量信号，以及所述时域光谱测量系统对所述预设介质进行厚度测量获得的参考信号，所述厚度测量信号为主脉冲信号和回波信号的叠加信号；

自相关模块，用于对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果；

厚度测量模块，用于根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度。

在一种可能的设计中，还包括归一化模块；

所述归一化模块，用于对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果之前，

对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行归一化处理，获得各自的归一化结果。

在一种可能的设计中，还包括滤波模块；

所述滤波模块，用于对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果之前，

通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理。

第四方面，本实施例提供一种厚度测量设备，包括：至少一个处理器，存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如第一方面所述的厚度测量方法。

第五方面，本实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如第一方面所述的厚度测量方法。

本实施例提供的厚度测量方法，先获得时域光谱测量系统对处于预设介质中的待测对象进行厚度测量获得的厚度测量信号，以及所述时域光谱测量系统对所述预设介质进行厚度测量获得的参考信号，所述厚度测量信号为主脉冲信号和回波信号的叠加信号；对参考信号以及主脉冲信号和回波信号叠加获得的厚度测量信号进行自相关处理，获得各自的自相关结果，并根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度，可以准确的选取主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点，避免了由于主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点选取不准确，导致根据主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点得到的待测对象的厚度不准确的问题，提高了所确定的待测对象厚度的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供时域光谱测量系统图；

图2A为本发明实施例提供的厚度测量方法的流程示意图一；

图2B为本发明实施例提供的高斯滤波器的频率特性曲线图；

图2C为本发明实施例提供的切比雪夫滤波器的频率特性曲线图；

图2D为本发明实施例提供的巴特沃斯滤波器的频率特性曲线图；

图3为本发明实施例提供的空气参考信号的自相关结果波形图；

图4为本发明实施例提供的厚度测量信号的自相关结果波形图；

图5为本发明实施例提供的优化的脉冲响应信号波形图；

图6为采用现有技术得到的脉冲响应信号波形图；

图7A为本发明实施例提供的厚度测量方法的流程示意图二；

图7B为本发明实施例提供的B的折射率随频率分布图；

图8为本发明实施例提供的厚度测量信号和参考信号的归一化结果波形图；

图9为本发明实施例提供的滤波处理后的厚度测量信号波形图；

图10为本发明实施例提供的厚度测量信号归一化结果滤波后的改进自相关结果波形图；

图11为本发明实施例提供的参考信号归一化结果滤波后的改进自相关结果波形图；

图12为本发明实施例提供的归一化结果滤波后的改进自相关算法处理脉冲响应信号波形图；

图13为本发明实施例提供的厚度测量设备的结构示意图一；

图14为本发明实施例提供的厚度测量设备的结构示意图二；

图15为本发明实施例提供的厚度测量设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的时域光谱测量系统图。本实施例提供的时域光谱测量系统可以用来测量金属物体的厚度，也可以用来测量非金属物体的厚度。本实施例对待测对象的具体材质不做特别限制，只要能对待测对象进行厚度测量即可。

如图1所示，该时域光谱测量系统包括：太赫兹波发射源10、待测对象20以及太赫兹信号接收器30。

其中，太赫兹波发射源10用来发出太赫兹信号，可以采用钛宝石飞秒激光器作为太赫兹波发射源10。太赫兹波发射源10发出的太赫兹信号的频率范围可以在0.5-4THz之间的时域信号。待测对象20为需要进行厚度测量的物体，待测对象的材质可以是金属，也可以是非金属，本实施例在此不做具体限制。太赫兹信号接收器30可以用来接收太赫兹信号。

具体地，太赫兹波发射源10可以用来发出第一太赫兹信号101透射经过待测对象20后，形成第二太赫兹信号102，再由太赫兹信号接收器30进行接收，第二太赫兹信号102为主脉冲信号。

部分第二太赫兹信号201经过待测对象20的第一表面201进行第一次反射，再透射经过待测对象20，在待测对象20第二表面202进行第二次反射后，透射出待测对象20，再次在信号太赫兹接收器30中接收到第三太赫兹信号103，第三太赫兹信号103为回波信号。

主脉冲信号峰值点(即，第二太赫兹信号102)和回波信号(即，第三太赫兹信号103)峰值点存在一定的时间差，为ΔT。再根据透射式厚度测量如下公式(1)确定待测对象20的厚度d。

其中，n为待测对象20的折射率；c为光在空气中的传播速度。

但是，直接通过对主脉冲信号和回波信号的叠加信号进行高斯反卷积运算，确定的主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点不准确，从而导致主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差精度不高，因此通过公式(1)确定的待测对象的厚度存在精度较低的问题。基于该问题本发明实施例提供一种厚度测量方法，该方法在不改变图1的基础上，来解决待测对象进行厚度测量，精度不高，测量得到待测对象的厚度存在一定的误差的问题。下面结合图2A进行详细说明。

图2A为本发明实施例提供的厚度测量方法的流程示意图一，如图2A所示，该方法包括：

S201、获得时域光谱测量系统对处于预设介质中的待测对象进行厚度测量获得的厚度测量信号，以及所述时域光谱测量系统对所述预设介质进行厚度测量获得的参考信号，所述厚度测量信号为主脉冲信号和回波信号的叠加信号。

具体地，结合图1进行说明。本实施例以待测对象20为一块聚乙烯材料的物体A为例进行说明，物体A可以为聚乙烯P100。将物体A放入预设介质中，预设介质可以为空气，氮气或者其他气体介质，也可以为非气体介质，只要能将将待测物体20放入预设介质即可。例如，在本实施例中，预设介质为空气，选择空气为预设介质，操作方便，容易执行。

将A放入空气中，运用时域光谱测量系统得到主脉冲信号和回波信号，具体实现方式参考图1实施例，本实施例不再赘述。再将主脉冲信号和回波信号叠加，得到厚度测量信号。

同时，由太赫兹波发射源发出太赫兹时域信号经过预设介质可得到参考信号。例如，在本实施例中，太赫兹波发射源发出太赫兹时域信号经过空气得到空气参考信号。太赫兹信号接收器30可接收厚度测量信号和参考信号。

S202、对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果。

本步骤中，自相关也可以叫序列相关，是信号自身在不同时间点的互相关。自相关是观察信号两个不同时间点之间的相似度对两个不同时间点的时间差的函数。自相关也是找出重复模式数学工具。

分别使用自相关算法对厚度测量信号和参考信号进行自相关性分析。根据相关系数定义可以得出自相关系数在时间序列中的表达式：

其中ρ_k为自相关系数，n为时间序列长度，Z为期望。

自相关函数的使用前提是平稳序列，即在统计学自相关函数中要求期望值为0，方差为1，且方差和期望不随时间的变化而变化，而太赫兹时域信号序列不能等同于平稳信号序列，应视为周期平稳信号，所以应用传统自相关函数计算自相关系数时并不能准确表征原始信号，因此，结合太赫兹时域信号随时间变量改变对应期望与方差也随之改变的特点，进而采用改进自相关公式进行处理。

改进自相关公式如下：

其中ρ_k为改进自相关系数，n为时间序列长度，

为期望。

为以滞后时间序列值为起点时间序列期望。

对比公式(2)(3)，可以发现自相关算法(公式(2))使用了同一个期望与方差对移位前后的时域信号序列进行处理，改进自相关的算法(公式(3))使用各自的期望与方差对公式进行表达。改进自相关算法更真实的反应了时域信号。

空气参考信号的自相关结果波形图如图3所示，厚度测量信号的自相关结果波形图如图4所示。如图4所示自相关系数在80.2ps处最大，与图1中样本时域信号主回波峰值时间差值相吻合，即在右移802ps个时间单位后，出现回波自相关系数峰值点。表1为信噪比比对结果。由表1可得厚度测量信号自相关系数信噪比为5.9462，是原始厚度测量信号信噪比的1.25倍。信噪比提高不明显，说明自相关系数无法明显提高信号信噪比。

表1

S203、根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度。

本步骤中，以通过高斯反卷积运算确定厚度测量信号的脉冲响应信号为例，S203具体可以包括如下步骤1-步骤3。

步骤1，对厚度测量信号的自相关结果和参考信号的自相关结果进行反卷积运算，得到厚度测量信号的脉冲响应信号。

可选的，可以通过时域测量系统确定系统的脉冲响应信号，并且可以假设时域测量系统是线性时不变系统。

具体的，当时域测量系统的输入信号为f(t)时，时域测量系统的输出响应y(t)为h(t)与f(t)的卷积，即：

y(t)＝h(t)*f(t) (4)

设y(t)的傅里叶变换为Y(ω)，h(t)的傅里叶变换为H(ω)，f(t)的傅里叶变换为F(ω)，则在频域中有：

Y(ω)＝H(ω)F(ω) (5)

H(ω)＝Y(ω)/F(ω) (6)

根据傅里叶变换的性质，H(ω)和h(t)之间构成傅里叶变换对，即：

h(t)＝IFFT[Y(ω)/F(ω)] (7)

综上，反卷积算法就是利用y(t)和f(t)求解系统响应h(t)的过程，其具体步骤为：先分别得到系统的输入y(t)和输出f(t)，再对f(t)和y(t)进行傅里叶变换得到F(ω)和Y(ω)。然后根据公式(4)求出系统频域响应H(ω)，再根据公式(7)得到系统脉冲响应h(t)。

在本实施例中，y(t)具体可以为厚度测量信号，f(t)具体可以为参考信号，对y(t)和f(t)经过反卷积运算得到的h(t)具体可以为厚度测量信号的脉冲响应信号。

步骤2，对步骤1得到的脉冲响应信号经过高斯滤波器进行滤波处理，得到滤波后的脉冲响应信号，即优化的脉冲响应信号。

这里，高斯滤波器可以用于对信号进行平滑处理。高斯滤波器的频率特性曲线图如图2B所示。经典滤波器会产生振铃现象，且滤波过程中的伴随噪声信号多为白噪声，而传统的滤波器如巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器无法滤除过程中的干扰信号。巴特沃斯滤波器的频率特性曲线图如图2C所示，切比雪夫滤波器频率特性曲线图如图2D所示。对比经典滤波器和传统的滤波器，采用高斯滤波器滤波，滤波后的信号是平滑的，避免了振铃现象。并且，高斯滤波器的滤波范围较广，与噪声频率范围较为一致。高斯滤波器滤波效果显著，能够的有效的滤除过程中的干扰信号。

由公式(6)可知，当f(t)带宽有限，F(ω)在一个或多个频率区域的幅值很小甚至为零，通过运算得到的H(ω)就会突然增大，成为一系列的尖刺。这些尖刺幅值很大，在逆傅里叶变换后很可能成为时域信号的主要成分，从而掩盖真实的域测量系统的输入信号为f(t)，造成频域反卷积确定的脉冲响应信号H(ω)失真。同样，如果在某些频点上，域测量系统的输入信号f(t)和时域测量系统的输出信号y(t)都很小甚至为零，通过反卷积运算得到的H(ω)是一个不确定的噪声信号。

为了消除H(ω)的尖刺和不确定的噪声信号，可以采用高斯滤波器来对H(ω)进行滤波处理，从而得到稳定、平滑的H(ω)。由于F(ω)为高斯信号，在反卷积过程中采用高斯滤波器，既可以有效地保留H(ω)的有用信号又可以去除H(ω)上存在的高频尖刺。

HN(ω)＝S(ω)H(ω) (8)

可选的，该高斯滤波器可以为时域滤波器，可以对h(t)进行时域滤波，即：

hn(t)＝s(t)*h(t) (9)

其中，s(t)为高斯滤波器的响应信号，hn(t)为滤波后的脉冲响应信号，即优化的脉冲响应信号，优化的脉冲响应信号波形图例如可以如图5所示。

步骤3，根据步骤2得到的优化后的脉冲响应信号，确定主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点时间差，并根据该时间差，确定待测对象的厚度。

可选的，可以根据主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点时间差ΔT，通过上述公式(1)得到待测对象的厚度。

这里，通过对厚度测量信号和参考信号做高斯反卷积运算，可以有效的去除厚度测量信号的脉冲响应信号的尖刺，提高主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差的时间分辨率，进而提高待测对象测量厚度的精度。

在现有技术中，直接对时域光谱测量得到的厚度测量信号和参考信号进行高斯反卷积得到的脉冲响应信号波形图可以如图6所示，从图6可以看出，采用现有技术并不能有效的去除厚度测量信号的脉冲响应信号的尖刺，提高主脉冲信号峰值点和回波信号峰值点时间差的时间分辨率。

本实施例提供的厚度测量方法，通过对参考信号以及主脉冲信号和回波信号叠加获得的厚度测量信号进行自相关处理，获得各自的自相关结果，并根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度，可以准确的选取主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点，避免了由于主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点选取不准确，导致根据主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点得到的待测对象的厚度不准确的问题，提高了所确定的待测对象厚度的准确度。

图7A为本发明实施例提供的厚度测量方法的流程示意图二，本实施例在图2A实施例的基础上，对本实施例的具体实现过程进行了详细说明。如图7A所示，该方法包括：

S701、获得时域光谱测量系统对处于预设介质中的待测对象进行厚度测量获得的厚度测量信号，以及所述时域光谱测量系统对所述预设介质进行厚度测量获得的参考信号，所述厚度测量信号为主脉冲信号和回波信号的叠加信号；

本实施例提供的S701与图2A实施例中的S201类似，本实施例此处不再赘述。

S702、对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行归一化处理，获得各自的归一化结果。

本步骤中，可选的，可以以空气参考信号为基准对空气参考信号和厚度测量信号进行归一化处理。其中，归一化是指将需要处理的数据经过处理后限制在需要的一定范围内，以归纳统一样本的统计分布性。这里，通过对信号归一化处理可以便于对信号的后续处理，也可以加快程序运行时的收敛速度。对厚度测量信号和参考信号进行归一化处理后的归一化结果的波形图例如可以如图8所示，图8所示的时域信号取1200组数据，图中所示实线为厚度测量信号，虚线为空气参考信号，标注点为回波信号峰值点所在。由表1所示可得原始厚度测量信号回波信号峰值信噪比为4.7525，信噪比较低。不易从图中直接获得样本信号主回波时间差值。由于采用透射式测量方法，主脉冲信号峰值点滞后142ps，其中空气参考信号峰值在125ps处，主脉冲信号峰值点位于267ps处，回波信号峰值点滞后主脉冲信号峰值点80.2ps，位于1070ps处。

需要说明的是，对厚度测量信号进行归一化处理后得到的归一化结果，还可以理解为厚度测量信号。

S703、通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理。

本步骤中，所述滤波器可以为巴特沃斯滤波器。通过巴特沃斯滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理，可以有效的滤除所述厚度测量信号的杂波。

通过上述公式(1)可知，在确定待测对象的厚度时，需要根据待测对象的折射率。因此，待测对象的折射率是一个厚度测量的关键参数。折射率的准确性直接决定了根据待测信号的折射率确定的厚度的准确性。

现有技术中，可以选取一块与待测对象的材质相同且已知厚度的样品B(例如，对于上述物体A，样本B具体可以为聚乙烯样本B)，通过测量得到B的厚度测量信号，确定主脉冲信号峰值点和回波信号峰值点，进一步计算得出主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差，然后根据B的已知厚度以及公式(1)对确定B的折射率。

例如，假设对样本B进行测量得到的时域的厚度测量信号有1500个点，取1024个点，并且该1024个点中包含了主脉冲信号的峰值点，该1024个点经过傅里叶变换后产生幅频图与相频图，得到1024组数据，此时相频图为对称图，故可以只取一半作为最终需要计算数据，即512组数据。如果时域的厚度测量信号的精度为0.1皮秒(ps)，该1024组数据对应10太赫兹(THz)，则512组数据为0到5THz频率。

进一步的，对于该512组数据中的每组数据，根据B的已知厚度以及公式(1)确定每组数据对应的折射率。需要说明的是，该512组数据对应的太赫兹频率范围为0到5THz频率。若太赫兹波发射源发出的厚度测量信号的频率范围为0.2到1.25THz，则根据该512组数据中，对应的太赫兹波频段为0到0.2THz的数据确定的折射率，趋于一个快速增长阶段，折射率变化较大；根据该512组数据中，对应的太赫兹波频段为0.2到1.25THz的数据确定的折射率较为稳定，且大约稳定在1.52，此频段可以称为有效频段，可以采取此频段的厚度测量信号，确定B的折射率；根据该512组数据中，对应的太赫兹波频段为1.25到5THz的数据，折射率变化趋于降低趋势且变化较多，不稳定。B的折射率随频率分布图如图7B所示。

进一步的，可以根据该有效频段的厚度测量信号，确定主脉冲信号峰值点和回波信号峰值点，进一步计算得出主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差，然后根据B的已知厚度以及公式(1)对确定B的复折射率。

可以看出，现有技术中是对已知厚度的通过测量得到B的厚度测量信号，并通过人工观察确定该厚度测量信号的有效频段，根据有效频段的厚度测量信号确定主脉冲信号峰值点和回波信号峰值点，进一步计算得出主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点的时间差，然后根据B的已知厚度以及公式(1)对确定B的复折射率。由于通过人工观察确定该厚度测量信号的有效频段的主观性较强，加大了工作过程中的人为误差。

可选的，S703具体可以包括：通过滤波器对所述厚度测量信号的归一化结果进行滤波处理；判断所述厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值是否大于或等于预设阈值。

若所述厚度测量信号的回波信号的峰值与输入信号杂波的平均值的比值小于预设阈值，则调整所述滤波器的滤波带宽参数，并返回所述通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理的步骤执行。

若所述厚度测量信号的回波信号的峰值与输入信号杂波的平均值的比值大于或者等于所述预设阈值，则根据所述滤波器的通带频率范围，确定所述待测对象的折射率。

相应的，上述S203具体可以包括：根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果以及所述待测对象的折射率，确定所述待测对象的厚度。

这里，调整所述滤波器的滤波带宽参数可以调整滤波器的通带频率范围，从而实现对厚度测量信号进行不同通带频率范围的滤波处理，而通过所述滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理后得到的厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值，可以反映滤波器的滤波效果。因此，当滤波处理后得到的厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值，大于或等于预设阈值时，可以表示滤波效果较好。当滤波处理后得到的厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值，小于预设阈值时，可以表示滤波效果较差。因此当所述厚度测量信号的回波信号的峰值与输入信号杂波的平均值的比值大于或者等于所述预设阈值时，根据所述滤波器的通带频率范围确定的待测对象的折射率。

其中，所述预设阈值根据所述厚度测量信号的主脉冲信号确定。进一步可选的，可以对滤波前的厚度测量信号的主脉冲信号的峰值与滤波前的厚度测量信号的杂波的平均值的比值进行测量，得到所述预设阈值。

回波信号因两次投射经过待测对象，回波信号的强度会大幅度的衰减，因此回波信号峰值会远小于主脉冲信号的峰值点。滤波处理后得到的厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值若能大于滤波前的厚度测量信号的主脉冲信号的峰值与滤波前的厚度测量信号的杂波的平均值的比值，表明滤波器的滤波效果明显，能够有效的滤除厚度测量信号的杂波。

可选的，该滤波器可以为巴特沃斯滤波器。这里，通过巴特沃斯滤波器对厚度测量信号进行滤波处理，在巴特沃斯滤波器的通带频率范围中，厚度测量信号的频率响应平滑，通带频率范围内无杂波，衰减小。

通过巴特沃斯滤波器对厚度测量信号进行滤波预处理，运用巴特沃斯滤波器带通特性对厚度测量信号步进式带通滤波，先确定带通滤波器上下限，采取稳定一边，另一边0.01THZ的步进值进行信噪比计算，直到操作边出现信噪比转折点即确定滤波上线(下线)，重复操作另一边，即可得出相对最优化滤波区间。以一次回波信号开始与结束为两个节点，分别向两个节点左右延伸取100个脉冲时间点，共200个杂波信号求取均值，以一次回波信号峰值与杂波均值的最大值作为信噪比最优化以及滤波效果最优化的判别依据。运用巴特沃斯滤波器进行滤波能够提高有用信号的信噪比，得到较理想的时域信号。

可选的，当多个所述滤波带宽参数下，滤波处理后得到的厚度测量信号的回波信号的峰值与所述厚度测量信号的杂波的平均值的比值，均大于或等于预设阈值时，选取滤波强度值达到最大值时的频率为巴特沃斯滤波器滤波的通带上截止频率，选取滤波强度值首次大于或者基准滤波强度值时的频率为巴特沃斯滤波器滤波的下截止频率，并且当滤波强度值达到最大值时巴特沃斯滤波器达到最优化的滤波效果。

通过调整滤波器的滤波带宽参数，调整滤波器的通带频率范围，选取折射率，精度更高，并且了提高厚度测量信号的信噪比，得到较理想的厚度测量信号。滤波处理后的厚度测量信号波形图如图9所示。图9中标注的为回波信号峰值点，由表1所示可得回波信号经过巴特沃斯滤波后回波信号峰值信噪比为15.2329，是原始回波信号回波信噪比的3.21倍。由此可以说明巴特沃斯滤波器对回波信号具有显著提高信号信噪比的作用。

S704、对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果。

本步骤中，对厚度测量信号和参考信号的归一化结果进行自相关处理的改进自相关结果的波形图例如分别如图10和图11所示。图10为本发明实施例提供的厚度测量信号归一化结果滤波后的改进自相关结果波形图，图11为本发明实施例提供的参考信号归一化结果滤波后的改进自相关结果波形图。

由表1可得厚度测量信号改进自相关系数信噪比为26.7989，厚度测量信号巴特沃斯滤波后自相关系数信噪比为28.7159，厚度测量信号巴特沃斯滤波后改进自相关系数信噪比为30.8711，考虑到过程中的误差，三者信噪比基本一致，可以得出自相关系数在相对最优化滤波之后的效果等同于改进自相关系数，而后者更能体现原始信号的特征。

对本实施例提供S704的与图2A实施例中的S202类似，本实施例此处不再赘述。

S705、根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的改进自相关结果，确定所述待测对象的厚度。

本实施例提供S705的与图2A实施例中的S203类似，本实施例此处不再赘述。

图12为本发明实施例提供的滤波后的改进自相关算法处理脉冲响应信号波形图。由表1可知，滤波后改进自相关算法处理脉冲响应信号的信噪比26.7791。为原始厚度测量信号信噪比的5.63倍。由结果所示，直接通过高斯滤波反卷积算法得到的脉冲响应函数的结果显示杂波干扰无法有效去除，无法直接适用于太赫兹非金属反射式测量方式，经有效滤波后自相关算法处理后的脉冲响应函数与经有效滤波后改进自相关算法处理后的脉冲响应函数均能达到提高信噪比、表征时域信号的目的，但后者效果更加突出，更能体现时域信号的特征。

本实施例提供的厚度测量方法，对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行归一化处理，获得各自的归一化结果；通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理，通过调整滤波器的滤波带宽参数，调整滤波器的通带频率范围，选取得到精度更高的折射率；对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，并根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度，可以准确的选取主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点，避免了由于主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点选取不准确，导致根据主脉冲信号的峰值点和回波信号的峰值点得到的待测对象的厚度不准确的问题，提高了所确定的待测对象厚度的准确度。

图13为本发明实施例提供的厚度测量设备的结构示意图一。如图所示，本是实力提供的厚度测量设备130包括：信号获取模块1301、自相关模块1302、厚度测量模块1303。

信号获取模块1301，用于获得时域光谱测量系统对处于预设介质中的待测对象进行厚度测量获得的厚度测量信号，以及所述时域光谱测量系统对所述预设介质进行厚度测量获得的参考信号，所述厚度测量信号为主脉冲信号和回波信号的叠加信号。

自相关模块1302，用于对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果。

厚度测量模块1303，用于根据所述厚度测量信号和所述参考信号各自的自相关结果，确定所述待测对象的厚度。

本实施例的装置，可以用于执行图2A所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图14为本发明实施例提供的厚度测量设备的结构示意图二。本实施例在上述图13实施例的基础上，还包括：归一化模块1304、滤波模块1305。

可选地，归一化模块1304，用于对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果之前，

可选地，滤波模块1305，用于对所述厚度测量信号和所述参考信号分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果之前，

通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理。所述滤波器包括巴特沃斯滤波器。

可选地，滤波模块1305具体用于：

通过滤波器对所述厚度测量信号进行滤波处理；

可选地，自相关模块1302具体用于：对所述厚度测量信号的归一化结果和所述参考信号的归一化结果分别进行自相关处理，获得各自的自相关结果。

本实施例的装置，可以用于执行图7A所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图15为本发明实施例提供的厚度测量设备的硬件结构示意图。如图15所述，本实施例提供的厚度测量设备150包括：

处理器1501、存储器1502；其中

存储器1502，用于存储计算机执行指令。

处理器1501，用于执行存储器存储的计算机执行指令。

处理器1501通过执行存储器存储的计算机执行指令，实现了上述实施例中厚度测量设备所执行的各个步骤。具体可以参见上述方法实施例中的相关描述。

可选地，存储器1502既可以是独立的，也可以跟处理器1501集成在一起，本实施例不做具体限定。

当存储器1502独立设置时，该厚度测量设备还包括总线1503，用于连接所述存储器1502、处理器1501。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上所述的厚度测量方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述模块成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。

应理解，上述处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。

总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。

上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于电子设备或主控设备中。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。