基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法、系统及装置

本发明涉及材料测量领域，具体为一种基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法、系统、装置以及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、牙科复合树脂是一种填料增强型聚合物基复合材料，是由有机树脂基质和无机填料以及引发体系组合而成的非均匀相混合物。现有的，通常基于各种物理原理的测量技术，以监测和表征以牙科复合树脂为代表的聚合物在复杂操作环境中的固化反应。例如，热机械分析(tma)可以通过观察固化聚合物中水银膨胀计的液位来测量与温度相关的变形；动态机械分析(dma)使用穿透探针检测聚合物在交变力作用下的粘弹性，以评估固化程度；基于电阻和应变之间线性映射关系的电阻应变计技术可以监测聚合物试样的表面应变，这需要应变计与试样表面接触；介电分析可以通过测量聚合物介电特性的变化来监测固化过程；此外，嵌入试样中的光纤布拉格光栅(fbg)传感器可检测聚合过程中光谱信息的差异，即跟踪光纤中光波长偏移随固化变形的变化。然而，上述方法是涉及接触力的接触式测量，因此会给聚合物试样带来额外的应力，并且难以准确测量实际的固化参数。

2、 为了避免上述接触测量方法引起的测量误差，也存在一些用于以牙科复合树脂为代表的聚合物固化测量的非接触方法，例如数字图像相关(dic)。基于dic的固化监测方法跟踪和分析聚合物表面光散斑的运动，以动态测量表面变形。然而，在实践中， dic 必须克服复杂的操作和与其他实验设备的高度合作问题，并通过在聚合物上仔细喷涂白漆和碳颗粒来制造精致的散斑图案，测量过程繁琐。

3、鉴于此，一种针对牙科复合树脂的非接触的无需连续测量的聚合物固化监测方法亟待研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法、系统及装置，用以至少解决现有技术中的一个技术问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法，包括：

4、获取待检测聚合物任一时刻的横截面的干涉光谱；

5、通过所述干涉光谱获得幅值信息；

6、获取所述幅值信息中的光衰减信号；

7、通过所述光衰减信号得到该时刻的光衰减系数，并通过所述光衰减系数反映所述待检测聚合物固化程度。

8、所述获取待检测聚合物任一时刻的横截面的干涉光谱，包括：

9、通过光学相干层析系统获取待检测聚合物在t时刻的横截面的干涉光谱，表示为：

10、;

11、其中，表示待测样品在t时刻被系统采集到的横截面干涉光谱信号；

12、为参考平面的反射光；

13、为待测样品的反射光；

14、为参考平面与待测样品内任意位置之间的光程差;

15、为待测样品表面以下测量信号的反射深度；

16、为中心波长为的宽带光源的波矢；

17、为测量光束对待测物体探测时的层析层数。

18、所述通过所述干涉光谱获得幅值信息，包括：

19、对时刻获取的所述干涉光谱进行傅里叶变换，获得幅值信息，表示为：

20、;

21、其中，为幅频图像上显示的反射光强；

22、为参考平面与待测样品内任意位置之间的光程差;

23、为参考平面的反射光；

24、为待测样品的反射光；

25、为待测样品表面以下测量信号的反射深度；

26、为测量光束对待测物体探测时的层析层数。

27、为狄拉克函数；

28、为沿深度变化的频率。

29、所述获取所述幅值信息中的光衰减信号，包括：

30、由比尔定律分析所述幅值信息，得到在深度方向上呈现指数型衰减的光衰减信号。

31、所述通过所述光衰减信号得到该时刻的光衰减系数，并通过所述光衰减系数反映所述待检测聚合物固化程度，包括：

32、对所述光衰减信号进行指数型拟合，得到t时刻的光衰减系数，表示为：

33、;

34、其中，为通过将光衰减信号用beer-lambert型函数拟合得到的光衰减系数；

35、为待测样品表面以下测量信号的反射深度；

36、为t时刻获取的幅值信息；

37、为待测样品表面的初始反射光强， t0为待测样品发生固化反应前的时刻。

38、一种基于光衰减系数变化的聚合物固化监测系统，包括：

39、采集模块，用于获取待检测聚合物任一时刻的横截面的干涉光谱；

40、监测模块，与所述采集模块进行数据交互，用于利用如上所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法通过所述干涉光谱得到该时刻的光衰减 系数，并通过所述光衰减系数反映所述待检测聚合物固化程度。

41、所述监测模块，包括：

42、第一获取模块，与所述采集模块进行数据交互，用于对该时刻获取的所述干涉光谱进行傅里叶变换，获得所述幅值信息；

43、第二获取模块，与所述第一获取模块进行数据交互，用于由比尔定律分析所述幅值信息，得到所述光衰减信号；

44、第三获取模块，与所述第二获取模块进行数据交互，用于通过所述光衰减信号得到该时刻的光衰减系数，并通过所述光衰减系数反映所述待检测聚合物固化程度；

45、所述光衰减信号在深度方向上呈现指数型衰减。

46、一种电子装置，包括：

47、存储介质，用于存储计算机程序，

48、处理单元，与所述存储介质进行数据交换，用于在聚合物固化监测时，通过所述处理单元执行所述计算机程序，进行如上所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法的步骤。

49、一种计算机可读存储介质：

50、所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序；

51、所述计算机程序在运行时，执行如上所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法的步骤。

52、本发明的有益效果至少包括：

53、本发明所述的方法，首先获取待检测聚合物任一时刻的横截面的干涉光谱；通过所述干涉光谱获得幅值信息；然后，获取所述幅值信息中的光衰减信号；最后，通过所述光衰减信号得到该时刻的光衰减系数，并通过所述光衰减系数反映所述待检测聚合物固化程度。本发明所述的方法中，oct图像的光学衰减体现了oct测量光穿透标本时的反射或散射，其中标本内部层析界面的反射率取决于界面上方和下方的折射率。由于聚合可以改变聚合物的折射率，因此oac-oct方案能够表征聚合物固化程度，而且测量过程简单，无需连续测量，提升了工作效率。

技术特征：

1.基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法，其特征在于，所述获取待检测聚合物任一时刻的横截面的干涉光谱，包括：

3.根据权利要求1所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法，其特征在于，所述通过所述干涉光谱获得幅值信息，包括：

4.根据权利要求1所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法，其特征在于，所述获取所述幅值信息中的光衰减信号，包括：

5.根据权利要求1所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法，其特征在于，所述通过所述光衰减信号得到该时刻的光衰减系数，并通过所述光衰减系数反应所述待检测聚合物固化程度，包括：

6.基于光衰减系数变化的聚合物固化监测系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测系统，其特征在于，所述监测模块，包括：

8.根据权利要求7所述的基于光衰减系数变化的聚合物固化监测系统，其特征在于：

9.一种电子装置，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：

技术总结
本发明的目的在于提供一种基于光衰减系数变化的聚合物固化监测方法、系统及装置，包括：获取待检测聚合物任一时刻的横截面的干涉光谱；通过所述干涉光谱获得幅值信息；获取所述幅值信息中的光衰减信号；通过所述光衰减信号得到该时刻的光衰减系数，并通过所述光衰减系数反映所述待检测聚合物固化程度。本发明所述的方法测量过程简单，而且在非接触测量的过程中无需连续测量，提升了工作效率。

技术研发人员：倪梓浩,董博,黄频波,白玉磊,谢胜利
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14