[发明专利]一种激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置及方法

权利要求书

1.一种激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，包括激光头(1)，所述激光头(1)设置在被测透明物质的正上方，所述被测透明物质的下侧放置有漫反射板(4)；还包括光学系统(3)，所述光学系统(3)上方设置有探测器(2)。

2.根据权利要求1所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，所述漫反射板(4)与被测透明物质的下表面相贴合。

3.根据权利要求1所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，所述激光头(1)的水平高度与所述光学系统(3)的水平高度相等，且激光头(1)与光学系统(3)位于漫反射板(4)上方的距离为H，激光头(1)与光学系统(3)中心水平的水平距离为B，探测器(2)位于光学系统(3)上方的距离为f。

4.根据权利要求1所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，所述激光头(1)为激光位移传感器。

5.根据权利要求4所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，所述激光位移传感器的测量中心距离为50mm，测量范围±15mm，测量精度30um。

6.根据权利要求1所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，所述光学系统(3)的中心所在竖直平面与所述探测器(2)最左侧所在的竖直平面相重合。

7.根据权利要求1-6任一所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置，其特征在于，所述漫反射板(4)由硫酸钡材料制成。

8.一种根据权利要求3所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)激光头(1)垂直向被测透明物质发射激光i₀，激光i₀穿过被测透明物质在漫反射板(4)发生漫反射，当被测透明物质厚度为零时，漫反射光线i₁经过光学系统(3)到达探测器(2)上形成光斑，X₀为光斑在探测器(2)上的位置，其中X₀＝fB/H；

2)假设空气折射率为n₁，被测透明物质的折射率为n₂，激光头(1)垂直向液面发射激光i₀，激光在漫反射板(4)表面发生漫反射，当被测透明物质厚度为h时，漫反射光线i₂在液面发生折射，入射角为Q_i，折射角为Q₀，折射光线i₃经过光学系统(3)到达激光探测器(2)形成光斑，X_h为光斑在探测器(2)上的位置，其中

3)当被测透明物质厚度为零时，光斑位置为X₀，当被测透明物质厚度为h时，光斑位置为X_h，则被测透明物质厚度与光斑的位置关系为

4)将位置X₀设定为激光头(1)零值，则被测透明物质厚度与光斑位置偏移关系简化为则被测透明物质厚度计算公式为激光头测量光斑位置X_h后计算被测透明物质厚度h。

9.根据权利要求8所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的方法，其特征在于，所述空气折射率n₁取为1。

10.根据权利要求8所述的激光传感器折射原理测量透明物质厚度的方法，其特征在于，当被测透明物质为水时，折射率n₂取为1.333。