高精度（dù）測厚儀在包裝材料中的應用

1、包（bāo）裝材料的種類

    目前市場中包（bāo）裝（zhuāng）材料種類很多，有金屬的、非金屬的，帶光澤的、亞光的，單層的、複合的、共（gòng）擠的等等。有些材料的成本較高（如（rú）：鋁箔、EVOH等），在滿足要求的情況下，高成本材料的厚度越小越能節約生產成本，厚度過大不但會造（zào）成（chéng）原（yuán）料的浪費，還會降低生產效益。很顯然，材料的厚度控製隻能靠測厚儀來檢測。

2、機（jī）械式測厚儀

    從測試原（yuán）理上講（jiǎng），常（cháng）用的測厚儀有激光測厚儀（yí）、電容式測厚儀、電渦流測（cè）厚儀、機械式測試儀等。非接觸式測厚設備對（duì）測試試（shì）樣（yàng）都有一定的選（xuǎn）擇（zé）性，例如激光式測厚儀在適合的領域中能達（dá）到較高的測量精度，但用於檢測（cè）表麵有著不同光澤度的試樣時會有較大（dà）的測試誤（wù）差，同（tóng）樣（yàng）該方法的測厚儀對試樣是否透明也有著比 較（jiào）強的選擇性。電（diàn）容或（huò）電渦流（liú）式的測厚儀對金屬及非金屬（shǔ）的測試有著較大的誤差（chà）。總之（zhī），非接觸式測厚設備都有著自己擅長的檢測領域，可用戶（hù）無法購買多類測厚設備來檢（jiǎn）測材質可能不同的（de）多種試樣。機（jī）械式測厚儀是一種（zhǒng）接觸式測（cè）厚設備，多（duō）采用高精度傳感器，因（yīn）為它的測試隻和微小位移有關，所以對試（shì）樣沒有選擇性。機械式測厚儀的測試精（jīng）度主要取（qǔ）決於位移傳感器的精度，環境溫度和風速（sù）會影響傳感器（qì）的精度，因此必（bì）須在實驗室環境內使用。

    Labthink17C.COM的CHY-C1（見圖1）是我國自主研發的第一款（kuǎn）高精（jīng）度機械式測厚儀，分辨（biàn）率高（gāo）達0.1μm。自2004年（nián）投放市場已取得了不俗的銷售業績，市場反應很好。

圖 1. Labthink CHY-C1

3、機械式測厚儀的設計難點以及解決方（fāng）法

    通過分析標準，可以看出機械式測厚儀具有 2大設計難點：首（shǒu）先是（shì）測量頭壓強大小的控製；其次是如何實現上下兩測量麵的高平行度。

3.1 測量頭壓強大小的控製

    軟包材在受壓時會出現不可忽視的壓縮形變，因此，測試時一定要嚴格遵守標準對試樣接觸麵積（jī）及壓強的要求。不同的標準（zhǔn）對於（yú）測試（shì）麵積、所施壓強有不同的要求，例如同樣是檢測紙張（zhāng）的厚（hòu）度， ASTM D 645中要求（qiú）所施加的（de）壓強是50kPa，但是ISO 534中要（yào）求優選100kPa的壓強。因此，在測試結果比對（duì）時，一定要注意測試標準及測試條件。

    同（tóng）種原理（lǐ）的機械式測厚儀檢測同一試樣產生的不同測試結果（guǒ），其（qí）主要原因就是測量過程中對試樣所施加的壓強不同所造成的，因為設備的開（kāi）發是遵照（zhào）標準進行的。常（cháng）用的簡易測厚儀（yí）就是（shì）螺旋測（cè）微器，但（dàn）是它所施加在試樣上的壓（yā）力不易量化，而且測薄膜和測紙張時施力都一（yī）樣，這明顯不符合相關測試標準的要求。因此僅（jǐn）比較試驗結果，而未把測厚儀所施（shī）加的測試條件列入是（shì）很片麵的。

3.2 對（duì）測量頭和測量底座的平行度要求

    對測量頭和測量底座有兩個基本要（yào）求：測量頭和測量座的兩測量（liàng）麵相互平行，而且測量頭（tóu）的運動方向應該與測量座的測量麵相垂直。在 ASTM D 645中（zhōng）有相關描述如下：The surface of the presser foot shall be parallel to the surface of the anvil to within 0.001mm. The presser foot movement shall be on an axis that is perpendicular to the anvil surface.（測量頭的表（biǎo）麵應該與砧板的（de）表麵平行，相差保持（chí）在0.001mm之（zhī）內。測量頭應在與（yǔ）砧板表麵相垂直的軸向（xiàng）上運動。）其實保證（zhèng）測量頭的運動方向與測量底座的測量（liàng）麵垂直也（yě）是為了確保在測量過程中上下兩測量麵的平行，保證設備的測試精度。

    常見測量薄膜厚度的測量頭有兩種：平麵型（xíng）測量頭和球麵型測量頭。前者可（kě）以使試樣的被測（cè）區域均勻受力，而（ér）後者易於（yú）實現上測量點與下測量麵的平行，但測量麵積和壓強無法控（kòng）製和量化。多數機械式測厚儀選擇平麵型（xíng）測量（liàng）頭，這樣測試數據（jù）更具有（yǒu）代表性。

    對於測量頭和底座間的平行處理， Labthink CHY-C1采用一套自動“找平”結構，一旦標定結束後，用戶不必再（zài）動（dòng）了（le）。當然，要保證（zhèng）兩測量（liàng）麵的平行，不但要保證兩測量麵的清潔無汙物，而且還要盡可能的避免觸碰測量頭。如果私自拆卸測試裝置（zhì）會使設備完全失去精度。

圖 2. CHY-C1的測量頭和測（cè）量底座的局部圖

4、展望

    由於軟包材自身結構的可壓縮性，使得各類非接觸式測（cè）厚設備的應用都受到了一定的（de）限製，機械式測厚儀一直是各類軟包材厚度檢測的首選。當然，同一種軟包材在不同（tóng）壓強下得到（dào）的厚度值一般不同，根據軟包（bāo）材的材質在指定標準的（de）測試壓強下檢測是軟包（bāo）材測厚的一大特點。