在线管道壁厚检测光谱共焦的原理

光谱共焦测量技术由于其高精度、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高、对被测表面状况要求低以及高分辨率等特点，已成为工业测量的热门传感器，在生物医学 、材料科学、半导体制造、表面工程研究、精密测量和3C电子等领域广泛应用。本次测量场景采用了创视智能TS-C1200光谱共焦传感头和CCS控制器。TS-C系列光谱共焦位移传感器能够实现0.025 µm的重复精度、±0.02%的线性精度、30kHz的采样速度和±60°的测量角度，适用于镜面、透明、半透明、膜层、金属粗糙面、多层玻璃等材料表面，支持485、USB、以太网和模拟量的数据传输接口。光谱共焦技术的发展将促进相关产业的发展。在线管道壁厚检测光谱共焦的原理

表面粗糙度是指零件在加工过程中由于不同的加工方法、机床与刀具的精度、振动及磨损等因素在工件加工表面上形成的具有较小间距和较小峰谷的微观水平状况，是表面质量的一个重要衡量指标，关系零件的磨损、密封、润滑、疲劳、研和等机械性能。表面粗糙度测量主要可分为接触式测量和非接触式测量。触针式接触测量容易划伤测量表面、针尖易磨损、测量效率低、不能测复杂表面，而非接触测量相对而言可以实现非接触、高效 、在线实时测量，而成为未来粗糙度测量的发展方向。目前常用的非接触法主要有干涉法、散射法、散斑法、聚焦法等。而其中聚焦法较为简单实用。采用光谱共焦位移传感器，搭建了一套简易的测量装置，对膜式燃气表的阀盖粗糙度进行了非接触的测量，以此来判断阀盖密封性合格与否，取得了一定的效果。基于光谱共焦传感器，利用其搭建的二维纳米测量定位装置对粗糙度样块进行表面粗糙度的非接触测量，并对测量结果进行不确定评定，得到 U95 为 13.9%。防水光谱共焦技术指导光谱共焦位移传感器可以用于材料的弹性模量、形变和破坏等参数的测量。

光谱共焦传感器如何工作？共焦色度测量原理通过使用多透镜光学系统将多色白光聚焦到目标表面来工作。透镜的排列方式是通过控制色差（像差）将白光分散成单色光。工厂校准为每个波长分配了一定的偏差（特定距离）。只有精确聚焦在目标表面或材料上的波长才能用于测量。从目标表面反射的这种光通过共焦孔径到达光谱仪，该光谱仪检测并处理光谱变化。在整个传感器的测量范围内，实现了一个非常小的、恒定的光斑尺寸 ，通常 <10 µm。微型径向和轴向共焦版本可用于测量钻孔或钻孔的内表面，以及测量窄孔、小间隙和空腔。

因为共焦测量方法具有高精度的三维成像能力，所以它已被用于表面轮廓和三维结构的精密测量。本文分析了白光共焦光谱的基本原理，建立了透明靶丸内表面圆周轮廓测量校准模型，并基于白光共焦光谱和精密旋转轴系，开发了透明靶丸内、外表面圆周轮廓的纳米级精度测量系统和靶丸圆心精密位置确定方法，使用白光共焦光谱测量靶丸壳层内表面轮廓数据时，其测量精度受到多个因素的影响，如白光共焦光谱传感器光线的入射角、靶丸壳层厚度、壳层材料折射率和靶丸内外表面轮廓的直接测量数据。光谱共焦位移传感器广泛应用于制造领域，如半导体制造、精密机械制造等。

光谱共焦位移传感器可以嵌入2D扫描系统进行测量，提供有关负载表面形貌的2D和高度测量数据。它的创新原理使传感器能够直接透过透明工件的前后表面进行厚度测量，并且只需要使用一个传感器从工件的一侧进行测量。相较于三角反射原理的激光位移传感器，因采用同轴光，所以光谱共焦位移传感器可以更有效地测量弧形工件的厚度。该传感器采样频率高，体积小，且带有便捷的数据接口，因此很容易集成到在线生产和检测设备中 实现线上检测。由于采用超高的采样频率和超高的精度，该传感器可以对震动物体进行测量，同时采用无触碰设计，避免了测量过程中对震动物体的干扰，也可以对复杂区域进行详细的测量和分析 。光谱共焦技术可以在医学诊断中发挥重要作用；国内光谱共焦制作厂家

光谱共焦技术在汽车制造中可以用于零件的精度检测和测量。在线管道壁厚检测光谱共焦的原理

光谱共焦测量技术是共焦原理和编码技术的融合。一个完整的相对高度范畴能够通过使用白光灯灯源照明灯具和光谱仪完成精确测量。光谱共焦位移传感器的精确测量原理如下图1所显示，灯源发出光经过光纤，再通过超色差镜片，超色差镜片能够聚焦在直线光轴上，产生一系列可见光聚焦点。这种可见光聚焦点是连续的，不重合的。当待测物放置检测范围内时，只有一种光波长能够聚焦在待测物表层并反射面，依据激光光路的可逆回到光谱仪，产生波峰焊。全部别的波长也将失去焦点。运用单频干涉仪的校准信息计算待测物体的部位，创建光谱峰处波长偏移的编号。该超色差镜片通过提升 ，具备比较大的纵向色差，用以在径向分离出来电子光学信号的光谱成份。因而，超色差镜片是传感器关键部件，其设计方案尤为重要。在线管道壁厚检测光谱共焦的原理