【摘 要】
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浮法玻璃是当今世界生产效率最为高效、生产质量良好的平板玻璃生产方式之一。为了进一步优化浮法玻璃的生产效率,除了改进浮法玻璃的生产制造工艺外,还需要在浮法玻璃生产线的成型区域对玻璃厚度等重要参数进行长期实时的监测。尤其当浮法玻璃生产线开始对玻璃厚度进行转换时,对于玻璃厚度的实时监控显得极其重要。本文根据浮法玻璃生产行业的应用需求和现有技术的局限性,研制了一套基于游标调谐分布式布拉格反射(Vernie
【基金项目】
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国家重大科研仪器研制项目《白光干涉测量传感通用信号处理系统》;
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浮法玻璃是当今世界生产效率最为高效、生产质量良好的平板玻璃生产方式之一。为了进一步优化浮法玻璃的生产效率,除了改进浮法玻璃的生产制造工艺外,还需要在浮法玻璃生产线的成型区域对玻璃厚度等重要参数进行长期实时的监测。尤其当浮法玻璃生产线开始对玻璃厚度进行转换时,对于玻璃厚度的实时监控显得极其重要。本文根据浮法玻璃生产行业的应用需求和现有技术的局限性,研制了一套基于游标调谐分布式布拉格反射(Vernier Tuned-Distributed Bragged Reflector,VT-DBR)激光器的白光干涉测量解调方法的非接触式厚度测量系统。通过对玻璃表面反射干涉激光信号的测量以及数据分析,实现了玻璃厚度的在线高精度测量。该技术的测量探头没有电气成分,位于玻璃表面高温区域之外即可实现玻璃厚度的测量,减少对探头冷却和高温保护措施的要求,适合于浮法玻璃生产线的热端应用。本文分析了玻璃测厚领域的国内外研究背景,讨论了几何光学测厚、激光干涉测厚、激光外差测厚和激光共焦测厚等多种激光检测方法,对比几种激光检测方法的优缺点后,选择基于波长移相的白光干涉测量作为本文的主要研究方法。VT-DBR激光器凭借其宽的波长调谐范围(>40 nm)、小的调谐间隔(pm)、短的波长切换时间(<20 ns)、快的调谐频率(k Hz)和低成本等优越特性,在众多光源中脱颖而出。本文利用Altium Designer对测厚系统进行硬件电路设计,其中包括激光器驱动电路、光电探测电路、模数采集电路、通信电路和温控电路;利用Quartus II编写测厚系统控制代码;利用Lab VIEW编写测厚系统的上位机控制程序。本文对系统功能进行了可行性验证实验,如激光器点亮实验、单波长稳定性实验、模数采集实验等等。实验结果表明,自研测厚系统具有良好的稳定性、实用性。本文利用测厚系统对厚度为2 mm、7 mm和12 mm的玻璃样品进行了静态与动态测厚实验,并于实验室已有的干涉光谱测量设备作了性能对比。实验结果表明该系统在技术性能和产品成本上都具有较大的竞争力,能够为提高浮法玻璃的生产效率发挥作用。本文还对一种三层结构样品进行了厚度测量,结果表明自研系统有能力完成对透明介质结构的测量。
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