微波检测厚度的应用优化方案

1.金属板微波测厚

微波测厚的原理如图4.4-33a所示。图4.4-33b所示为待测金属板与两个终端短路器组成的“等效短路器谐振器”。环形器作为耦合元件，将金属板上下表面的反射波从输入端耦合出来。金属板与终端器机械上并不接触，终端器与被测金属板之间的距离约为λ/3。等效谐振腔的总长度L=L₁+L₂，L与金属板的厚度有线性关系。当待测金属板的厚度d变化时，金属板上下表面的反射波相位随之改变，最后表现为环形器输入端反射系数相角的变化。

显然，同波导短路器一样，输入端反射系数的相角为

或

式中 Δd——金属板厚度的变化量。

由式（4.4-18）和式（4.4-19）可见，当板厚增加λ_g/8时，谐振器的总长度L将减短λ_g/8，其输入端反射系数相角将超前p/2；当金属板厚度d不变，仅作上下平行移动时，由于谐振器总长度L不变，因而输入端反射系数相角θ也不会变，故测量结果与金属板平行移动无关。

微波相角的变化采用图4.4-33a所示的微波电桥“和差”系统。图中测量谐振器与比较谐振器在电气上完全对称，但在结构上稍有差异。比较谐振器由两只可移动短路活塞构成，魔T作为相角比较器，对两个谐振器的输出信号进行比较。微波信号经过环形器由魔T的E臂输入，魔T将微波功率反向平分给两个谐振器。两个谐振器的反射波信号同时返回到魔T为零，放大器无输出。一旦厚度变化Δd，放大器便有偏差电流信号输出至自动调节系统。(www.xing528.com)

该厚度测试系统测厚范围为0.1～0.5mm，给定误差约1%，偏差系统动态误差±0.01mm，8h漂移0.01mm；输出信号响应时间50μs，已用于金属带材自动化轧制过程。

以上对金属板的微波测厚法，甚至能在高温条件下对金属板实行快速、精确的测厚。

2.非金属板微波测厚

对非金属板的微波测厚法，可用穿透法或反射法（背衬金属板），由微波的衰减量和相移量，来实现快速、精确的测厚。

图4.4-33 微波测厚的工作原理图

A—测量谐振器 B—比较谐振器 MT—魔T G—微波信号源 BS—给定自整角机 m—偏差值表头

1、2—终端器 3、4—波导 5—待测金属片 6—环形器