基于红外技术的薄膜厚度在线测量系统研究

摘要

薄膜厚度的测量在薄膜生产和加工过程中有着十分重要的意义。本文给出了一种基于红外技术的薄膜厚度在线测量方法,该方法能实现薄膜厚度的实时在线测量。
　　本文主要研究了利用红外技术进行薄膜测厚的原理,并设计了以DSP为核心处理器的薄膜厚度在线测量系统。此系统主要包括温度控制电路、薄膜厚度敏感电路、前置处理电路、人机界面以及核心处理器TMS320F2812;实现光电转换、信号处理、实时采样、数据处理、数据的实时显示和人机交互等功能。
　　本系统利用BeerLambert原理,即入射光强和出射光强的差值与薄膜厚度的关系满足BeerLambert关系式。为了尽量避免干扰,并提高测量精度,在这一原理的基础上,加入对照组,并采用调制光。本文介绍了薄膜厚度测量的实现过程,对系统的硬件、软件部分分别进行了设计、分析与调试。
　　系统以DSP为核心,主要包括模拟信号的获取与处理、数据采集与处理、人机交互三部分。采用2.9μm和3.4μm红外光组分别作为测量和参比光源,采用555定时器方波发生电路来产生红外光调制信号,两路调制信号相位相差180°,分别驱动两路红外发光管,利用Pbse红外光敏元件实现光电转换,采用高性能滤波芯片MAX275设计带通滤波器,获得信噪比较高的模拟信号;采用16位AD转换芯片AD976(A)进行信号采集,利用插值算法制作薄膜厚度查询表,DSP核心处理芯片F2812在程序上实现FIR数字滤波功能和归一化数据处理,以提高信噪比、确保测量精度;DSP与液晶显示触摸屏通信实现人机界面功能。
　　本系统应用MATLAB结合CCS的软件开发平台实现系统软件部分的仿真、编程与调试。
　　实验结果表明,本系统的设计能够实现薄膜厚度的实时在线准确测量。

目录

基于红外技术的薄膜厚度在线测量系统研究

RESEARCH ON INFRARED TECHNOLOGY BASED FILM THICKNESS ONLINE MEASURE SYSTEM

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景、意义

1.3 国内外现状综述

1.4 主要研究内容

第2章 红外测厚的原理研究

2.1 薄膜光谱分析

2.2 红外测厚原理

2.3 本章小结

第3章 基于红外技术的薄膜厚度在线测量系统方案设计

3.1 基于红外技术的薄膜测厚系统总体设计原理

3.2 信号检测部分方案设计

3.3 基于红外技术的薄膜测厚系统总体方案设计

3.4 基于红外技术的薄膜测厚系统整体实现

3.5 本章小结

第4章 基于红外技术的薄膜厚度在线测量系统硬件设计与实现

4.1 模拟信号电路设计

4.2 AD 模块部分设计

4.3 人机界面部分设计

4.4 电平转换模块设计

4.5 DSP 主控模块硬件设计

4.6 本章小结

第5章 基于红外技术的薄膜厚度在线测量系统软件设计与实现

5.1 DSP 软件开发平台简介

5.2 基于红外技术的薄膜测厚系统主程序设计

5.3 数据归一化处理

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢