[发明专利]基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测、评价方法及系统

说明书

本发明提供一种基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测、评价方法及系统，预测方法包括：获取待测区域的太赫兹反射信号并进行预处理；将所述预处理后的待测区域的太赫兹反射信号输入厚度预测模型，获得厚度预测模型输出的所述待测区域的厚度值。评价方法包括：将厚度预测结果与利用时间延迟原理计算得到的厚度结果进行比较，进一步验证预测模型的准确性和适用性。本发明提供的预测方法只需考虑参考波形和已知参考厚度，建立两者的拟合模型，避免了因介质厚度较薄使信号混叠和因太赫兹波传输色散使波形展宽引起的厚度计算误差，为光学薄样品和厚样品的厚度测量提供了新思路，对结构复杂的工业部件的厚度无损检测提供了新的方向。

技术领域

本发明涉及太赫兹智能检测技术领域，尤其涉及一种基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测、评价方法及系统。

背景技术

复合材料在工业生产中的应用十分广泛，其中在金属或类金属基底表面黏结其他介质可以发挥有益的保护或增强性能的作用，提升关键零部件的使用性能和寿命。如航空发动机利用特定的涂层实现抗氧化、隔热、耐磨等作用，增加发动机使用寿命；高速飞行器、运载火箭等外部抗烧蚀涂层；汽车外壳表面镀膜起到抗腐蚀耐磨特性，不同颜色漆膜增加美观性；芯片工艺过程中的涂层结构等等。由于制备工艺、工件结构、应用复杂性等因素的影响，产生了一系列新的质量检测和可靠性评价问题，目前应用无损检测技术对这些部件设备的防护介质进行质量分析与评估非常重要。

介质层厚度是评价工件制备过程可靠性和应用安全性的重要指标，对于提升工件性能和使用效率具有重要意义，现有的无损检测技术体系在不断发展以应对这些问题。目前常见的介质层测厚方法有超声波测厚、X射线测厚、声发射测厚和涡流测厚等，这些方法都存在一定的局限性，超声波测厚要求测试件表面平滑、且检测精度不高，X射线可能对检测人员产生影响，声发射法检测需要施加载荷、属于动态监测，涡流测厚受材料导电性和尺寸影响较大。

近年来，太赫兹技术作为一种新的监测方法被不断的应用于智能检测领域。作为一种新的辐射源，太赫兹波具有较低单光子能量、对金属和类金属材料有强反射性和对大部分非金属材料有高穿透性等特点，太赫兹检测技术已经在航空航天、文物检测、能源电力、生物医药等领域展现出巨大的应用潜力，特别是对于多种新型的复合材料质量检测，是一种较理想的优化方案。

常用的太赫兹测厚方法有两种，一种方法是先利用透射方式提取厚度已知的标准样品的折射率，然后利用反射方式结合时间延迟原理测量实际样件厚度，这种方法要求材料对太赫兹波的吸收较弱，且太赫兹波能穿透样品，不适用于金属基底上防护层介质的检测。另一种方法是利用反射方式测量样品厚度，以反射镜为参考信号提取样品折射率，建立物质和太赫兹波的相互作用模型，比较理论反射时域信号与实验测量信号，借助优化算法不断迭代进而确定样品厚度，这种方法需要保证样品待测面和镜面在同一平面，对镜面和样品被测面的相位重复性要求高，同时建立与实际情况一致的模型也很困难。

发明内容

本发明提供一种基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测、评价方法及系统，用以改进现有太赫兹测厚方法对金属或类金属基底上黏结防护层介质检测时检测精度的不足，实现对介质厚度的精确测量。

本发明提供一种基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测方法，包括：

获取待测区域的太赫兹反射信号并进行预处理；

将所述预处理后的待测区域的太赫兹反射信号输入厚度预测模型，获得厚度预测模型输出的所述待测区域的厚度预测值；

其中，所述厚度预测模型是基于已知厚度参考区的太赫兹反射信号和已知厚度参考区的厚度值，通过偏最小二乘回归法训练得到的。

根据本发明提供的一种基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测方法，所述待测区域的太赫兹反射信号通过太赫兹脉冲垂直照射到待测区域获得。

根据本发明提供的一种基于反射太赫兹光谱的介质厚度预测方法，所述待测区域的太赫兹反射信号包含三个完整的反射回波。