膜厚检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种膜厚检测装置。该膜厚检测装置包括：公共电极；检测电极，检测电极的检测表面与公共电极的公共表面按照预设位置设置以形成待测膜在检测时的检测通道；信号处理电路，与检测电极相连接，用于消除检测电极的原始偏差信号。通过本发明，达到了提高膜厚检测装置的检测精度的效果。
【专利说明】
膜厚检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种膜厚检测装置。
【背景技术】
[0002]薄片状物品，如纸张、票据、塑料薄膜、纺织物品等的在线连续厚度测量，在其产品的生产、检测、处理、回收等过程中处于越来越重要的地位。
[0003]近年来，通过电极间的静电感应对薄片状物品的厚度进行检测的技术在不断研究探索之中。为了实现上述检测，在相关技术中提供了一种材料厚度的检测方法，该材料厚度的检测方法利用平板电容的极板作为厚度检测的敏感器件，实测对象的厚度变化引起的电容活动极板产生位移，导致平板电容器的容量发生变化，通过平板电容器的容量发生变化进而得到实测对象的厚度。
[0004]在相关技术中还提供了一种电容式纸厚传感器，该电容式纸厚传感器主要是将电容器的容量变化转化成振荡频率的变化，再通过频压转换模块将频率的变化转换成电压的变化，通过电压的变化进而得到纸厚。
[0005]在相关技术中还采用相对的公共电极和检测电极形成检测通道，当待测对象经过检测通道时，通过对检测电极电压信号的大小并进行分析处理，可以计算出检测对象的厚度。
[0006]在相关技术中还提供了一种厚度传感器，该厚度传感器的检测电极在主扫描方向上是一排电极，也即，η个电极依次排列而成，电极的形状大小和间隔可以按照需要进行设置。但是，η个检测电极在制作时，会存在精度偏差，及每个检测电极的信号处理电路在对每个检测电极信号进行输出处理时，因为每个电路的构成部品之间会有精度偏差，导致每个检测电极的输出信号会有差异，这种固有的原始偏差如果不消除掉，在进行原稿扫描时，会直接影响原稿的信号输出，进一步影响膜厚检测装置的检测精度。
[0007]针对相关技术中膜厚检测装置的检测精度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明的主要目的在于提供一种膜厚检测装置，以至少解决相关技术中膜厚检测装置的检测精度低的问题。
[0009]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种膜厚检测装置。该膜厚检测装置包括:公共电极;检测电极，检测电极的检测表面与公共电极的公共表面按照预设位置设置以形成待测膜在检测时的检测通道；以及信号处理电路，与检测电极相连接，用于消除检测电极的原始偏差信号。
[0010]进一步地，该信号处理电路包括:电极复位电路，用于对检测电极的电极信号执行复位处理；电极信号放大电路，用于对电极信号进行放大处理;移位控制电路，与电极信号放大电路相连接，用于对电极信号放大电路输出的放大信号进行移位输出；以及相关二重采样电路，与移位控制电路相连接，用于根据移位控制电路输出的SIG信号消除检测电极的原始偏差信号。
[0011]进一步地，该相关二重采样电路包括:放大器，放大器的正极输入端与SIG信号的输出端相连接;场效应管，场效应管的输出端与放大器的负极输入端相连接，由相关二重采样电路的时序控制信号进行控制；以及电容，与场效应管相连接，用于存储电荷，通过控制信号和电荷向放大器的负极输入端输入原始偏差信号，通过放大器的正极输入端和放大器的负极输入端消除原始偏差信号。
[0012]进一步地，检测电极包括多个检测电极，多个检测电极的检测表面与公共电极的公共表面在第一预设方向上相对设置以形成检测通道，多个检测电极沿与待测膜的移动方向相垂直且与第一预设方向相垂直的第二预设方向上间隔设置。
[0013]进一步地，该膜厚检测装置还包括:公共电极基板，其中，公共电极设置在与第一预设方向相垂直的公共电极基板的第一表面上；以及检测电极基板，其中，检测电极设置在检测电极基板的第一表面上。
[0014]进一步地，该检测电极基板与公共电极基板在第一预设方向上间隔设置，检测电极基板的第一表面朝向公共电极基板的第一表面，且与公共电极基板的第一表面平行。
[0015]进一步地，该膜厚检测装置还包括:公共电极框体，其中，公共电极基板设置在公共电极框体上；以及检测电极框体，其中，该检测电极基板设置在检测电极框体上。
[0016]进一步地，检测电极框体与公共电极框体在第一预设方向上间隔设置。
[0017]进一步地，该膜厚检测装置还包括:公共电极保护层，公共电极保护层设置在公共电极的表面上；以及检测电极保护层，检测电极保护层设置在检测电极的表面上。
[0018]进一步地，该膜厚检测装置还包括:公共电极导电薄膜，公共电极导电薄膜设置在公共电极和公共电极保护层之间；以及检测电极导电薄膜，检测电极导电薄膜设置在检测电极和检测电极保护层之间。
[0019]在本发明中，采用公共电极;检测电极，检测电极的检测表面与公共电极的公共表面按照预设位置设置以形成待测膜在检测时的检测通道;信号处理电路，与检测电极相连接，用于消除检测电极的原始偏差信号，解决了相关技术中膜厚检测装置的检测精度低的问题，进而达到了提高膜厚检测装置的检测精度的效果。
【附图说明】
[0020]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021 ]图1是根据本发明第一实施例的膜厚检测装置的示意图；
[0022]图2是根据本发明第二实施例的膜厚检测装置的示意图；
[0023]图3是根据本发明第三实施例的膜厚检测装置的示意图；
[0024]图4是根据本发明第一实施例的信号处理电路的示意图；
[0025]图5是根据本发明第一实施例的膜厚检测装置的控制时序的示意图；
[0026]图6是根据本发明第二实施例的信号处理电路的示意图；
[0027]图7是根据本发明第二实施例的膜厚检测装置的控制时序的示意图；以及
[0028]图8是根据本发明第四实施例的膜厚检测装置的示意图。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0030]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0031]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032]本发明实施例提供了一种膜厚检测装置。
[0033]图1是根据本发明第一实施例的膜厚检测装置的示意图。如图1所示，该膜厚检测装置包括:公共电极10、检测电极20和信号处理电路30。
[0034]公共电极10，该公共电极10具有公共表面，为待测膜在检测时经过的检测通道的一个表面。
[0035]检测电极20，检测电极20的检测表面与公共电极10的公共表面按照预设位置设置以形成待测膜在检测时的检测通道。
[0036]检测电极20具有对待测膜进行检测的检测表面，该检测表面与公共电极10的公共表面按照预设位置设置，从而使检测表面和公共表面之间形成待测膜在检测时的检测通道。待测膜为待测对象，可以为薄片状物品，比如，纸张、票据、塑料薄膜、纺织物品等。该检测通道具有电场，当待测膜经过检测通道时，也即，进行待测膜扫描时，公共电极10和检测电极10之间介质的介电常数发生改变，检测电极20上感应的电荷数量也随介电常数的改变而发生变化，检测电极20上的输出电压大小也发生变化。通过待测膜的厚度不相同，公共电极10和检测电极20间的介电常数也不相同，进而检测电极20上感应的电荷数量也不相同，检测电极20上的输出电压大小也不相同。检测电极20的电压的变化量即是根据待测膜的厚度输出的电压。
[0037]可选地，检测电极20的检测表面与公共电极10的公共表面相对设置以形成待测膜在检测时的检测通道，这样使检测通道之间的电场更加均匀，提高了膜厚检测装置的检测精度。
[0038]该检测电极20可以是多个检测电极，比如，检测电极20由一排电极组成，也即，该一排电极由η个电极依次排列而成，位于膜厚检测装置的主扫描方向。该η个电极间隔设置，该η个检测电极设置的方向可以与待测膜的移动方向垂直。该检测电极20也可以是多排检测电极，对多排检测电极进行扫描。
[0039]信号处理电路30，与检测电极20相连接，用于消除检测电极20的原始偏差信号。
[0040]检测电极20在制作时，由于检测电极20的面积、厚度、均匀度等存在偏差，另外，在对检测电极20的电极信号进行输出处理时，因为电路的构成部品之间会有精度偏差，导致电极的输出信号会有差异，这种具有差异的信号为原始偏差信号，由于原始偏差信号的存在使检测电极20的输出信号并不能真实反应待测膜的厚度对应的电压信号。通过信号处理电路30与检测电极20相连接，通过该信号处理电路30对原始偏差信号进行消除，从而实现消除检测电极20的原始偏差信号的目的。
[0041]可选地，信号处理电路30对检测电极20的电极信号进行放大，得到放大信号，信号处理电路30可以对多个检测电极的电极信号进行放大，得到放大电极信号，对放大电极信号进行移位输出，得到SIG信号。该信号处理电路30还可以对检测电极20的电极信号进行复位，从而保证检测电极20在进行下一行的扫描之前，电极信号可以复位到固定的电压值，比如，将检测电极20复位到GND，消除检测电极20上的残余信号，提高感应敏感度，进而提高膜厚检测装置的检测精度。该信号处理电路30接收时序控制信号，通过电容存储电荷，通过时序控制信号和存储电荷的作用，使原始偏差信号输入至信号处理电路30的负极输入端。
[0042]信号处理电路30具有负极输入端和正极输入端。在时钟的电平为高电平时，信号处理电路30的负极输入端的信号等于检测电极20的原始偏差信号，放大器的正极输入端信号等于负极输入端信号，也为检测电极20的原始偏差信号;在时钟的电平为低电平时，信号处理电路30的负极输入端信号不再发生变化，等于检测电极20的原始偏差信号。同时公共电极10的时序控制信号控制公共电极10带电，公共电极10与检测电极20间形成待测膜检测时的检测通道，检测通道具有电场，待测膜在经过时，检测电极20上的电量发生变化，检测电极20的输出电压也发生变化，检测电极20的电压变化量即是待测膜的厚度对应的电压信号。此时时钟的电平为低电平时，信号处理电路30的正极输入端的信号等于SIG信号，也即，检测电极20在时钟低电平时输出信号为原始偏差信号和电压变化量之和。通过信号处理电路30的差分作用，负极输入端和正极输入端可以将检测电极20上的原始偏差信号消除掉，提高膜厚检测装置的精度。
[0043]该实施例通过公共电极10、检测电极20、检测电极20的检测表面与公共电极10的公共表面按照预设位置设置以形成待测膜在检测时的检测通道，信号处理电路30，与检测电极20相连接，用于消除检测电极20的原始偏差信号，达到了提高膜厚检测装置的检测精度的效果。
[0044]作为一种可选的实施方式，信号处理电路包括:电极复位电路，用于对检测电极的电极信号执行复位处理；电极信号放大电路，用于对电极信号进行放大处理;移位控制电路，与电极信号放大电路相连接，用于对电极信号放大电路输出的放大信号进行移位输出；以及相关二重采样电路，与移位控制电路相连接，用于根据移位控制电路输出的SIG信号消除检测电极的原始偏差信号。
[0045]信号处理电路包括电极复位电路。该电极复位电路与检测电极相连接，用于对检测电极的电极信号执行复位处理，可以定时对电路进行复位，从而保证检测电极在进行下一行扫描之前，检测电极的电极信号可以复位到固定的电压值，比如，将检测电极的电极信号复位到GND。电极复位电路包括场效应管，由复位信号控制该场效应管的通断。当时钟的电平为高电平时，场效应管接通，对检测电极的电极信号进行复位。
[0046]可选地，检测电极包括多个检测电极，电极复位电路包括多个电极复位电路，其中，多个电极复位电路与多个检测电极—对应连接。每个检测电极复位电路对与其对应的检测电极进行复位，每个检测电极复位电路包括场效应管，由复位信号控制与电极复位电路对应的场效应管的通断，当与电极复位电路对应的场效应管接通时，对与电极复位电路对应的检测电极的电极信号进行复位。
[0047]信号处理电路还包括电极信号放大电路。该电极信号放大电路用于对检测电极的电极信号进行放大处理，得到放大电极信号。电极信号放大电路包括场效应管，通过场效应管对检测电极的电极信号进行放大处理，得到放大电极信号。
[0048]可选地，检测电极包括多个检测电极，电极信号放大电路包括多个电极信号放大电路，该多个电极信号放大电路与多个检测电极对应连接。多个检测电极的电极信号分别经过与其对应的电极信号放大电路进行放大处理。每个检测电极信号放大电路包括场效应管，每个场效应管的阈值不同但固定，每个检测电极的电极信号通过与其对应的电级信号放大电路的场效应管对电极信号进行放大处理，进而得到放大电极信号。
[0049]该信号处理电路还包括移位控制电路。该移位控制电路与电极信号放大电路相连接。在检测电极的电极信号经过电极信号放大电路进行放大处理，得到放大信号之后，通过移位控制电路对放大信号进行移位输出，也即，通过移位控制电路的时钟将放大信号按照前后顺序输出，得到SIG信号。移位控制电路包括场效应管，由移位控制信号控制场效应管的通断。
[0050]可选地，当检测电极包括多个检测电极时，该移位控制电路中的场效应管包括多个，与多个检测电极--对应。该移位控制电路对每个检测电级信号放大电路输出的放大信号进行移位输出，从而避免了每个检测电极信号放大电路同时输出放大信号所造成的信号混淆导致膜厚检测装置的精度下降的问题。
[0051 ] 该信号处理电路还包括相关二重采样(Correlated Double Sampling，简称为CDS)电路。该相关二重采样电路与移位控制电路相连接，用于根据移位控制电路输出的SIG信号消除检测电极的原始偏差信号。
[0052]因为每个检测电极信号放大电路的场效应管的阈值是不相同但是固定的，当电极信号放大电路的场效应管对检测电极的信号进行放大时，引入了原始偏差信号。另外，检测电极在制作过程中由于工艺水平和生产精度的限制，也会有原始偏差信号，而且电极复位电路的场效应管和移位控制电路的场效应管也会有原始偏差信号的产生。在时钟的电平为高电平时，由电极复位电路的复位信号控制极复位电路的场效应管接通，对检测电极进行复位，此时与移位控制电路输出的SIG信号对应的检测电极不完全复位。当时钟的电平为低电平时，公共电极带电，公共电极与检测电极之间形成检测通道，该检测通道具有电场，当待测膜经过检测通道时，检测电极上的电量发生变化，检测电极上的电压也随之发生变化。但是，此时SIG信号对应的检测电极并不能真实反应待测膜的厚度对应的电压信号，检测电极在时钟的电平为低电平时输出的电压包括原始偏差信号。由于原始偏差信号的存在，影响了对待测膜厚度的检测精度。
[0053]该实施例的CDS电路用于消除原始偏差信号。CDS电路具有负极输入端和正极输入端。在时钟的电平为高电平时，CDS电路的负极输入端的信号等于检测电极的原始偏差信号，CDS电路的正极输入端信号等于负极输入端信号，也为检测电极的原始偏差信号;在时钟的电平为低电平时，CDS电路的负极输入端信号不再发生变化，等于检测电极的原始偏差信号。同时公共电极的时序控制信号控制公共电极带电，公共电极与检测电极之间形成待测膜检测时的检测通道，检测通道具有电场，待测膜在经过时，检测电极上的电量发生变化，检测电极的输出电压也发生变化，检测电极的电压变化量即是待测膜的厚度对应的电压信号。此时时钟的电平为低电平时，CDS电路的正极输入端的信号等于SIG信号，也即，检测电极在时钟低电平时输出信号为原始偏差信号和电压变化量之和。通过CDS电路的差分作用，负极输入端和正极输入端可以将检测电极上的原始偏差信号消除掉，从而提高膜厚检测装置的精度。
[0054]作为一种可选的实施方式，该相关二重米样电路包括:放大器，放大器的正极输入端与SIG信号的输出端相连接;场效应管，场效应管的输出端与放大器的负极输入端相连接，由相关二重采样电路的时序控制信号进行控制；以及电容，与场效应管相连接，用于存储电荷，通过控制信号和电荷向放大器的负极输入端输入原始偏差信号，通过放大器的正极输入端和放大器的负极输入端消除原始偏差信号。
[O O5 5 ] C D S电路包括放大器，放大器的正极输入端与SIG信号的输出端相连接，放大器的负极输入端与CDS电路的时序控制信号所控制的场效应管的输出端相连接，通过时序控制信号和电容的电荷储存作用，放大器的负极输入端为检测电极上的原始偏差信号，通过放大器的差分作用，也即，正极输入端信号与负极输入端信号之差，可以将检测电极上的固有原始偏差信号消除掉，提高了膜厚检测装置的检测精度。
[0056]当时钟的电平为高电平时，CDS电路的时序控制信号和电极复位电路的控制信号同时为高电平，使CDS电路的场效应管和电极复位电路的场效应管接通，放大器的负极输入端的信号V-为各个电极的原始偏差信号VRST，放大器的正极输入端信号V+为放大器的负极输入端信号V-，也即，为检测电极的原始偏差信号VRST。可选地，放大器具有放大倍数G，放大器的输出为G X {(V+)-(V-)}，此时(V+) = (V-)=检测电极固有的原始偏差信号VRSTi以放大器的输出为基准电压(RV)0。
[0057]当时钟的电平为低电平时，CDS电路的控制信号和电极复位电路的控制信号同时为低电平，使CDS电路的场效应管和电极复位电路的场效应管断开。由于CDS电路的电容的作用，放大器的负极输入端信号V-，在时钟为低电平时也不再发生变化，也即，为检测电极的原始偏差信号VRST。同时，公共电极的时序控制信号使公共电极带电，公共电极与检测电极之间形成检测通道，该检测通道具有电场，当待测膜经过检测通道时，该检测电极上的电量发生变化，检测电极的输出电压也发生变化，可选地，每个检测电极的电压变化量相同，为V，V即是待测膜的厚度对应的输出电压。此时，放大器的正极输入端的信号V+等于SIG信号，也即，为原始偏差信号VRST与V之和。通过CDS电路的放大器的差分作用，可以将每个检测电极上的固有原始偏差信号VRST消除掉。可选地，放大器具有放大倍数G，放大器的输出信号为GX{(V+)-(V-)}=GX{(V+VRST)-VRST}=GV。通过CDS电路可以将检测电极上固有的原始偏差信号消除掉，从而提高了膜厚检测装置的精度。
[0058]作为一种可选的实施方式，检测电极包括多个检测电极，该多个检测电极的检测表面与公共电极的公共表面在第一预设方向上相对以形成检测通道，多个检测电极沿与待测膜的移动方向相垂直且与第一预设方向相垂直的第二预设方向上间隔设置。
[0059]检测电极具有检测表面，公共电极具有公共表面。多个检测电极的检测表面与公共电极的公共表面在第一预设方向上相对设置从而形成检测通道，该检测通道具有电场，当待测膜经过检测通道时，检测电极上的电量发生变化，检测电极上的电压也随之发生变化。多个检测电极为沿第二预设方向间隔设置，比如，将多个检测电极之间的间隔设置成5DP1、10DP1、50DP1、100DPI等。第二预设方向与待测膜的移动方向相垂直，且与第一预设方向垂直。通过将多个检测电极的检测表面与公共电极的公共表面在第一预设方向上相对以形成检测通道，多个检测电极沿与待测膜的移动方向相垂直且与第一预设方向相垂直的第二预设方向上间隔设置，从而使检测通道的电场均匀，提高膜厚检测装置对待测膜的检测精度。
[0060]本发明实施例可以采用多种方式设置检测电极与公共电极的位置，上述设置方式仅为本发明实施例的优选实施例，并不代表本发明实施例的检测电极与公共电极的位置设置仅限于上述设置方式，为了提高对待测膜的检测精度，本发明实施例的检测电极与公共电极的位置设置还包括其它设置方式，此处不再一一举例说明。
[0061]作为一种可选的实施方式，该膜厚检测装置还包括:公共电极基板，其中，公共电极设置在与第一预设方向相垂直的公共电极基板的第一表面上；以及检测电极基板，其中，检测电极设置在检测电极基板的第一表面上。
[0062]公共电极基板具有第一表面，检测电极基板具有第二表面，公共电极设置在公共电极基板的第一表面上，公共电极基板的第一表面与第一预设方向相垂直，检测电极设置在检测电极基板的第一表面上。
[0063]作为一种可选的实施方式，该检测电极基板与公共电极基板在第一预设方向上间隔设置，检测电极基板的第一表面朝向公共电极基板的第一表面，且与公共电极基板的第一表面平行。
[0064]检测电极基板与公共电极基板间隔设置，可以按照公共电极和检测电极设置的第一预设方向进行间隔设置，该检测电极基板的第一表面朝向公共电极基板的第一表面，并且与公共电极基板的第一表面平行。
[0065]作为一种可选的实施方式，该膜厚检测装置还包括:公共电极框体，其中，公共电极基板设置在公共电极框体上；以及检测电极框体，其中，检测电极基板设置在检测电极框体上。
[0066]公共电极框体，用于为公共电极基板起支撑作用，公共电极基板设置在公共电极框体上;检测电极框体，用于为检测电极基板起支撑作用，检测电极基板设置在检测电极框体上。
[0067]作为一种可选的实施方式，检测电极框体与公共电极框体在第一预设方向上间隔设置。
[0068]检测电极框体与公共电极框体可以按照检测电极基板和公共电极基本设置的方式进行设置，也即，在第一预设方向上间隔设置。
[0069]作为一种可选的实施方式，该膜厚检测装置还包括:公共电极保护层，公共电极保护层设置在公共电极的表面上;检测电极保护层，检测电极保护层设置在检测电极的表面上。
[0070]在公共电极的表面涂覆保护层，形成公共电极保护层，需要在检测电极的表面涂覆保护层，形成检测电极保护层从而保证了公共电极和检测电极具有很高的耐磨性和防腐蚀性。可选地，保护层材料最好具有显著的导电性、耐磨性和防腐蚀性，以保证公共电极和检测电极在涂覆保护层后，公共电极与检测电极的检测灵敏度依然很高，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料的保护层，从而提高膜厚检测装置的精度。
[0071]作为一种可选的实施方式，该膜厚检测装置还包括:公共电极导电薄膜，公共电极导电薄膜设置在公共电极和公共电极保护层之间；以及检测电极导电薄膜，检测电极导电薄膜设置在检测电极和检测电极保护层之间。
[0072]在公共电极和检测电极上分别设置公共电极导电薄膜和检测电极导电薄膜从而增加检测电极的电荷感应强度，提高膜厚检测装置的检测精度。公共电极导电薄膜和检测电极导电薄膜为高导电性材料形成的薄膜，可以为金或银等薄膜，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的导电薄膜。可选地，在公共电极和公共电极导电薄膜的表面涂覆公共电极保护层，在检测电极和检测电极导电薄膜的表面涂覆检测电极保护层，从而保证公共电极和检测电极具有很高的耐磨性和防腐蚀性。该公共电极保护层和检测电极保护层的材料最好具有显著的导电性能、耐磨性和防腐蚀性，保证检测电极在涂覆保护层后，公共电极与检测电极的检测灵敏度依然很高，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料的保护层，从而提高膜厚检测装置的精度。
[0073]下面结合优选的实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0074]图2是根据本发明第二实施例的膜厚检测装置的示意图。如图2所示，该膜厚检测装置包括:公共电极框体11、公共电极基板12、公共电极13、检测电极框体21、检测电极基板22和检测电极23。
[0075]检测电极23是一排电极，也即，由η个检测电极依次排列而成，检测电极23的形状大小和间隔可以按照需要进行设置，比如，检测电极的间隔设置为5DP1、10DP1、50DP1、100DPI等。公共电极13和检测电极23分别设置在公共电极基板12和检测电极基板22上，公共电极基板12和检测电极基板22又分别设置在公共电极框体11和检测电极框体21上。
[0076]图3是根据本发明第三实施例的膜厚检测装置的示意图。如图3所示，膜厚检测装置包括:公共电极基板12、公共电极13和公共电极导电薄膜14、公共电极保护层15、检测电极基板22、检测电极23、检测电极导电薄膜24和检测电极保护层25。
[0077]该实施例中的公共电极基板12、公共电极13、检测电极基板22和检测电极23与本发明第二实施例中的作用相同，此处不再赘述。
[0078]公共电极保护层15，设置在公共电极13的表面上。
[0079]检测电极保护层25，设置在检测电极23的表面上。
[0080]在公共电极13和公共电极电薄膜14的表面涂公共电极保护层15，检测电极23和检测电极导电薄膜24的表面涂检测电极保护层25。优选地，保护层的材料具有显著的导电性能、耐磨性和防腐蚀性，从而保证了公共电极13和检测电极23具有很高的耐磨性和防腐蚀性，并且保证了公共电极13与检测电极23的检测灵敏度依然很高，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料的保护层。
[0081]图4是根据本发明第一实施例的信号处理电路的示意图。如图4所示，该信号处理电路包括:第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En，
电极信号放大电路BI的第一场效应管Ml 1、电极信号放大电路Β2的第二场效应管Μ12、......、
电极信号放大电路Bn-1的第η-1场效应管Mln-1、电极信号放大电路Bn的第η场效应管Mln，电极信号放大电路BI的第一电阻Rl、电极信号放大电路Β2的第二电阻R2、......、电极信号放大电路Bn-1的第η-1电阻Rn-1、电极信号放大电路Bn的第η电阻Rn、电极复位电路Al的第一场效应管M31、电极复位电路Α2的第二场效应管Μ32、……、电极复位电路An-1的第η-1场效应管Μ3η-1、电极复位电路An的第η场效应管Μ3η，移位控制电路C的第一场效应管Μ21、移位控制电路C的第二场效应管Μ22、……、移位控制电路C的第η-1场效应管Μ2η-1、移位控制电路C的第η场效应管Μ2η。
[0082]该实施例的信号处理电路包括多个电极复位电路、多个电极信号放大电路和多个移位控制电路。多个电极复位电路与多个检测电极--对应相连接，定时对电路进行复位，
以保证第一检测电极El、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极Εη-1、第η检测电极En在进行下一行扫描之前，电极信号可以复位到固定的电压值，该实施例中的第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En复位到GND，复位电路可以由复位RST信号控制场效应管Μ31、Μ32、…、Μ3η-1、Μ3η的通断，从而对第一检测电极El、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En进行复位;第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1至第η检测电极En分别与对应的信号放大电路相连接，信号放大电路的场效应管MOSFET是Mil、Μ12、……、Μ1η_1、Μ1η，和第一电阻Rl、第二电阻R2、……、第η-1电阻Rn-1、第η电阻Rn—一对应相连接;在第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的电极信号经过各自的电极信号放大电路放大后，与移位控制电路相连接进行移位输出，该移位输出信号为SIG信号，其中，移位控制电路中的移位控制信号为一组控制信号SEL1、SEL2、……、SELn-1、SELn，依次控制移位控制电路C中的场效应管Μ21、Μ22、……、Μ2η-1、Μ2η的通断。
[0083]当膜厚检测装置的每个时钟的电平为低电平时，公共电极的控制时序控制公共电极带电，公共电极与第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极Εη-1、第η检测电极En之间形成待测膜在检测时的检测通道，检测通道具有电场。当待测膜经过检测通道时，第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En上的电量发生变化，第一检测电极El、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的输出电压也发生变化。假设第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极Εη-1、第η检测电极En的电压变化量相同，为V，V即是待测膜的厚度对应的输出电压信号，通过该电压信号可以测量出待测膜的厚度。
[0084]图5是根据本发明第一实施例的膜厚检测装置的控制时序的示意图。如图5所示，该实施例包括电极信号放大电路的控制时序CLK、电极复位电路的控制时序RST、移位控制电路的控制时序SEL1、SEL2、……、SELn-1、SELn。在该实施例中，电极信号放大电路的控制时序CLK，占空比(duty)为50 %，也即，在一个时钟周期内，高电平占整个高低电平持续时间的比。复位信号为RST，占空比为50 %，公共电极(CE)的控制时序的占空比为50 %。第I个时钟对应第一检测电极El，第2个时钟对应第二检测电极E2，依次类推，第η-1个时钟对应第n-1检测电极Εη-1、第η个时钟对应电极第η检测电极En。当每个时钟的电平为高电平时，由复位信号RST控制与第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En对应的场效应管接通，对第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-
1、第η检测电极En进行复位。当每个时钟的电平为低电平时，公共电极的控制时序控制公共电极带电，公共电极与第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-Ι、第η检测电极En之间形成待测膜在检测时的检测通道，当待测膜在经过检测通道时，第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En上的电量发生变化，第一检测电极El、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的电压分别经与第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En对应的场效应管放大后进入移位控制电路中。移位控制电路的移位控制信号的控制时序为S E L1、SEL2、……、SELn-1、SELn，在各自的时序高电平时，控制移位控制电路中的场效应管接通，信号移位输出，得到SIG信号，通过SIG信号可以检测待测膜的厚度。
[0085]图6是根据本发明第二实施例的信号处理电路的示意图。如图6所示，该实施例在本发明第一实施例的信号处理电路的基础上增加了 CDS电路。
[0086]需要说明的是，电极信号放大电路B1、Β2、……Bn-1和Bn、电极复位电路Al、Α2、……An-1和An、移位控制电路C的构成和本发明第一实施例的信号处理电路中的作用相同，此处不再赘述。
[0087]该⑶S电路包括放大器ΑΜΡ，场效应管Μ41和电容C。放大器AMP的正极输入端V+与SIG信号的输出端相连接，放大器AMP的负极输入端与CDS电路的由时序控制信号CDS-C控制的场效应管Μ41的输出端相连接，通过CDS-C时序控制和电容C的电荷储存作用，放大器AMP的负极输入端V-为电极上的固有原始偏差信号，通过放大器AMP的差分作用，(V+)-(V_)可以将电极上的固有原始偏差信号消除掉，放大器AMP的输出信号SIG-E即为待测膜的厚度对应的信号，从而提高了膜厚检测装置的检测精度。
[0088]当膜厚检测装置的时钟的电平为高电平时，CDS电路的时序控制信号和电极复位电路的控制信号同时为高电平，使CDS电路的场效应管M41和电极复位电路的场效应管M11、M12、……、Μ1η-1、Μ1接通，放大器AMP的负极输入端的信号V-为第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的原始偏差信号，也即，在不同时刻下为原始偏差信号Vrst-E1、VrST-E2、......、VRST-En-1、VRST-En。放大器AMP的正极输入端信号V+为放大器
AMP的负极输入端信号V-，也即，为原始偏差信号Vrst-e1、Vrst-e2、......、Vrst-επ-ι、Vrst-eii。
[0089]可选地，放大器具有放大倍数G，将原始偏差信号VrST-El、VrST-E2、......、VrST-En-1、
VRST-En统一设定为VRST，放大器的输出为GX { (V+)-(V_) }，此时(V+) = (V-)=检测电极固有的原始偏差信号Vrst，所以放大器的输出为基准电压RV为O。
[0090]当膜厚检测装置的时钟的电平为低电平时，CDS电路的控制信号和电极复位电路的控制信号同时为低电平，使CDS电路的场效应管M41和电极复位电路的场效应管Ml 1、M12、……、Μ1η-1、Μ1η断开。由于⑶S电路的电容C的作用，放大器AMP的负极输入端信号V-，在时钟为低电平时也不再发生变化，也即，在不同时刻下为原始偏差信号Vrst-E1、
VRST-E2、......、Vrst-Επ-1、VRST-En。同时，公共电极的时序控制信号使公共电极带电，公共电极与第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-ι、第η检测电极En之间形成检测通道，该检测通道具有电场，当待测膜经过检测通道时，该第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En上的电量发生变化，第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极Εη-1、第η检测电极En的输出电压也发生变化，可选地，第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的电压变化量V相同，电压变化量V即是待测膜的厚度对应的输出电压。此时，放大器AMP的正极输入端的信号V+等于移位控制电路输出的SIG信号，也即，在不同时刻下为Vrst-e1、Vrst-e2、......、Vrst-επ-ι、
VRST-En，通过放大器AMP的差分作用，也即，通过(V+)-(V-)，可以将每个检测电极上的固有原始偏差信号 Vrst-E1、Vrst-e2、......、Vrst-En-1、Vrst-En 消除掉。
[0091 ] 可选地，放大器具有放大倍数G，将原始偏差信号Vrst-E1、Vrst-E2、......、Vrst-En-1、
Vrst—En统一设定为Vrst，放大器AMP的输出信号为G X {(V+) -(V-)} = G X {( V+Vrst)-Vrst } = GV。通过CDS电路可以将检测电极上固有的原始偏差信号消除掉，从而提高了膜厚检测装置的精度。
[0092]图7是根据本发明第二实施例的膜厚检测装置的控制时序的示意图。如图7所示，该实施例包括对电极信号放大电路的控制时序CLK、电极复位电路的控制时序RST、移位控制电路的控制时序SEL1、SEL2……SELn-l、SELn和⑶S电路的控制时序⑶S-C。电极信号放大电路的控制时序C L K、电极复位电路的控制时序R S T、移位控制电路的控制时序S E L1、SEL2……SELn-l、SELn和本发明第一实施例的膜厚检测装置的控制时序中的作用相同，此处不再赘述。
[0093]在电极信号放大电路中，与第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En对应的场效应管的阈值不相同但是固定的，当上述场效应管分别对第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-Ι、第η检测电极En的信号进行放大时，引入了固定的偏差影响，同样第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极Εη-1、第η检测电极En在制作过程中因为工艺水平和生产精度的限制，比如，第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的面积、厚度、均匀度等的限制等，每个检测电极上也会有固定的原始偏差，而且复位控制电路中的与第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En对应的场效应管和移位控制电路中的场效应管也会有固定的偏差影响。上述固有的原始偏差导致了在每个时钟的电平为高电平时，由复位信号的控制时序RST控制复位控制电路中的与第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En对应的场效应管，对第一检测电极El、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En进行复位，移位控制电路输出的SIG信号上对应的每个检测电极在时钟的电平为高电平时的输出信号不能完全复位，比如，第一检测电极El在时钟的电平为高电平时输出的电压信号为Vrst-ei，第二检测电极E2在时钟的电平为高电平时输出的电压信号为Vrst—E2，依次类推，第η-1检测电极En-1在时钟的电平为高电平时输出的电压信号为Vrh1，第η检测电极En在时钟的电平为高电平时输出的电压信号为Vrst-επ。
[0094]当每个时钟的电平为低电平时，公共电极的控制时序控制公共电极带电，公共电极与第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En之间形成待测膜在检测时的检测通道，检测通道具有电场。当待测膜经过检测通道时，第一检测电极Ε1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En上的电量发生变化，第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的输出电压也发生变化。假设第一检测电极E1、第二检测电极Ε2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的电压变化量相同，为V，V即是待测膜的厚度对应的输出电压信号。但此时SIG信号上对应第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En的输出信号并不能真实反应待测膜的厚度对应的电压信号，比如，第一检测电极El在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为Vei = Vrst-ei+V，第二检测电极Ε2在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为Ve2 = Vrst—E2+V，依次类推，第η-1检测电极En-1在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为VEn-1 = VRST-En-1+V，第η检测电极En在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为VEn = Vrst-eh+V。由于第一检测电极E1、第二检测电极E2、……、第η-1检测电极En-1、第η检测电极En上固有的原始偏差信号Vrst—E1、Vrst—E2、......、Vrst—En—ι、Vrst—En的存在，影响了膜厚检测装置对待测膜的检测精度。
[0095]该实施例设置了CDS电路。在每个时钟的电平为高电平时，CDS电路的时序控制信号CDS-C和电极复位电路的控制信号RST同时为高电平，使相应的场效应管接通，此时放大器的负极输入端的信号V-在不同时刻等于每个检测电极的原始偏差信号Vrst-E1、
VRST-E2、......、VRST-En-1、VRST-En，放大器的正极输入端信号V+等于放大器的负极输入端信号V-，
也即，放大器的正极输入端信号V+为各个电极固有的原始偏差信号Vrst-E1、VRST-E2、......、
Vrst-En-1、Vrst-En。
[0096]可选地，放大器的放大倍数为G，放大器的输出信号为SIG-E，当时钟的电平为高电平时SIG-E = GX {(V+)-(V-)}，此时(V+) = (V-)=检测电极固有的原始偏差信号，所以SIG-E = O =基准电压。
[0097]在每个时钟的电平为低电平时，CDS电路的控制信号时序控制信号CDS-C和电极复位电路的控制信号RST同时为低电平，使相应的场效应管断开。由于电容C对电荷的存储作用，放大器的负极输入端信号V-，在时钟的电平为低电平时也不再发生变化，在不同时刻等于每个检测电极固有的原始偏差信号Vrst-e1、Vrst-e2、......'VrsthVrst-eii。同时公共电极的控制时序控制公共电极带电，公共电极与检测电极之间形成待测膜在检测时的检测通道，该检测通道具有电场，在待测膜经过时，检测电极上电量发生变化，检测电极的输出电压也发生变化。可选地，每个检测电极电压变化量相同，为V，V即是待测膜的厚度对应的电压输出信号。此时放大器的正极输入端的信号V+等于移位控制电路输出的SIG信号，也即，第一检测电极在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为Vei = Vrst-ei+V，第二检测电极在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为Ve2 = Vrst-e2+V，依次类推，第η-1检测电极在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为VEn-1 = VRST-En-1+V，第η检测电极在时钟的电平为低电平时输出的电压信号为VRST-Εη+ν。通过放大器的差分作用，(V+ ) -( V-)可以将每个检测电极的固有的原始偏差信号 Vrst-E1、Vrst-E2、......、Vrst-En-1、Vrst-En消除掉。
[0098]可选地，将原始偏差信号Vrst-E1、Vrst-E2、......、Vrst-En-1、Vrst-En统一设为Vrst。当时钟的电平为低电平时，SIG-E = G X {(V+)-(V-) }=GX { (V+Vrst)-Vrst} =GV。通过 CDS 电路可以每个检测电极上的固有的原始偏差信号消除掉，从而提高膜厚检测装置的检测精度。
[0099]图8是根据本发明第四实施例的膜厚检测装置的示意图。如图8所示，该膜厚检测装置包括:公共电极框体11、公共电极基板12、公共电极13、公共电极保护板16、检测电极框体21、检测电极基板22、检测电极23和检测电极保护板26。
[0100]公共电极13和检测电极23，公共电极13和检测电极23分别设置在公共电极基板12和检测电极基板22上，公共电极基板12和检测电极基板22又分别设置在公共电极框体11和检测电极框体21上;为了保护公共电极13和检测电极23不受到磨损和腐蚀，在公共电极框体11和检测电极框体21上还设置有公共电极保护板16和检测电极保护板26，公共电极保护板16和检测电极保护板26的材料可以是玻璃板或者塑料板，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料的保护板，从而提高膜厚检测装置的检测精度。
[0101]可选地，该实施例的膜厚检测装置的检测电极23，不局限于一排检测电极，二排及多排检测电极也同样适用。
[0102]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0103]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种膜厚检测装置，其特征在于，包括: 公共电极； 检测电极，所述检测电极的检测表面与所述公共电极的公共表面按照预设位置设置以形成待测膜在检测时的检测通道；以及 信号处理电路，与所述检测电极相连接，用于消除所述检测电极的原始偏差信号。2.根据权利要求1所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述信号处理电路包括: 电极复位电路，用于对所述检测电极的电极信号执行复位处理； 电极信号放大电路，用于对所述电极信号进行放大处理； 移位控制电路，与所述电极信号放大电路相连接，用于对所述电极信号放大电路输出的放大信号进行移位输出；以及 相关二重采样电路，与所述移位控制电路相连接，用于根据所述移位控制电路输出的SIG信号消除所述检测电极的原始偏差信号。3.根据权利要求2所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述相关二重采样电路包括: 放大器，所述放大器的正极输入端与所述SIG信号的输出端相连接； 场效应管，所述场效应管的输出端与所述放大器的负极输入端相连接，由所述相关二重采样电路的时序控制信号进行控制；以及 电容，与所述场效应管相连接，用于存储电荷，通过所述控制信号和所述电荷向所述放大器的负极输入端输入所述原始偏差信号，通过所述放大器的正极输入端和所述放大器的负极输入端消除所述原始偏差信号。4.根据权利要求1所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述检测电极包括多个检测电极，所述多个检测电极的检测表面与所述公共电极的公共表面在第一预设方向上相对设置以形成所述检测通道，所述多个检测电极沿与所述待测膜的移动方向相垂直且与所述第一预设方向相垂直的第二预设方向上间隔设置。5.根据权利要求4所述的膜厚检测装置，其特征在于，还包括: 公共电极基板，其中，所述公共电极设置在与所述第一预设方向相垂直的公共电极基板的第一表面上；以及 检测电极基板，其中，所述检测电极设置在所述检测电极基板的第一表面上。6.根据权利要求5所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述检测电极基板与所述公共电极基板在所述第一预设方向上间隔设置，所述检测电极基板的第一表面朝向所述公共电极基板的第一表面，且与所述公共电极基板的第一表面平行。7.根据权利要求5所述的膜厚检测装置，其特征在于，还包括: 公共电极框体，其中，所述公共电极基板设置在所述公共电极框体上；以及 检测电极框体，其中，所述检测电极基板设置在所述检测电极框体上。8.根据权利要求7所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述检测电极框体与所述公共电极框体在所述第一预设方向上间隔设置。9.根据权利要求1所述的膜厚检测装置，其特征在于，还包括: 公共电极保护层，所述公共电极保护层设置在所述公共电极的表面上；以及 检测电极保护层，所述检测电极保护层设置在所述检测电极的表面上。10.根据权利要求9所述的膜厚检测装置，其特征在于，还包括: 公共电极导电薄膜，所述公共电极导电薄膜设置在所述公共电极和所述公共电极保护层之间；以及 检测电极导电薄膜，所述检测电极导电薄膜设置在所述检测电极和所述检测电极保护层之间。
【文档编号】G01B7/06GK106091912SQ201610457727
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】姜利
【申请人】威海华菱光电股份有限公司