高精（jīng）度測厚儀（yí）在包裝材料中的應用

1、包裝材料的種類

    目前（qián）市場中包裝材料種類（lèi）很（hěn）多，有金屬的、非金屬的，帶光澤的、亞（yà）光的，單層的、複合的、共擠的等等。有些材料的成本較高（如（rú）：鋁（lǚ）箔、EVOH等），在滿足（zú）要求的情況下，高成本材料的厚度越小越能節（jiē）約生產成本，厚度過大不但會造成原料的浪費，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、機械（xiè）式（shì）測厚儀（yí）

    從測（cè）試原理上講，常用的測厚儀有激光測厚儀、電容式測厚儀、電渦流（liú）測厚儀、機械（xiè）式測試儀等。非接觸式測厚設備對測試試樣都有一定的選擇性，例如激（jī）光式測厚（hòu）儀在適合的領域中能達到較高的測量精（jīng）度，但用於檢測表麵（miàn）有著不同（tóng）光澤度（dù）的試樣時會有較大的測試誤差，同樣（yàng）該方法的測厚儀對試樣是（shì）否透明也有著比 較強（qiáng）的選擇性。電容或電渦流式的測厚儀對金屬及非金屬的測試有著較大的誤差。總之，非接觸式測厚設備都有著自己擅長（zhǎng）的檢測領域，可用戶無法購買多類測厚設備來檢測材質可（kě）能不同的（de）多種試樣。機械（xiè）式（shì）測厚儀是一種接觸式測厚設備，多采用高精（jīng）度傳感器，因為它的測試隻和微（wēi）小位移有關，所以對（duì）試樣沒有選擇性（xìng）。機械式測厚儀的測試精度主要取決於位移（yí）傳感器的精度，環境溫度和風速會影響（xiǎng）傳感器的精度，因此必須在實驗室環境內使用。

    LabthinkMD传媒视频的（de）CHY-C1（見圖1）是我國自主研發的第一（yī）款高精度機械式測厚儀，分辨率高達0.1μm。自2004年投放市場已取得了不俗的銷售（shòu）業績，市場反應很好（hǎo）。

圖 1. Labthink CHY-C1

3、機械式測厚儀（yí）的設計難點以及解決方法

    通過分析標（biāo）準，可以看出機械式測厚（hòu）儀具有 2大設計難（nán）點：首先是（shì）測量頭壓強（qiáng）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（cè）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（suō）形變（biàn），因此，測試時一定要嚴格遵守標（biāo）準（zhǔn）對試樣接觸麵積及壓強的要求。不同的標準對於測試麵積、所施壓強（qiáng）有不（bú）同的要求（qiú），例如同樣是檢（jiǎn）測紙（zhǐ）張的（de）厚度， ASTM D 645中要求所施加的（de）壓強是50kPa，但（dàn）是ISO 534中要求優選100kPa的壓（yā）強。因此，在測試結果比對時，一定要注意測（cè）試標準及測試條件。

    同種原理的機（jī）械（xiè）式測厚儀檢測同一試樣產生的不同測試結果（guǒ），其主要原（yuán）因就是測量過程中對試樣所施加的壓強（qiáng）不同（tóng）所造成的，因為設（shè）備（bèi）的開發是遵照標準進行的。常用的簡易測厚儀就是（shì）螺旋測微器，但是它所施加在試樣上的壓力不易量化，而且測薄膜和測紙張時施力都一樣，這明顯不符合相關測試標準的要求。因此僅（jǐn）比較試（shì）驗結果，而未把測厚儀（yí）所施加的測試條件列入是很片麵的。

3.2 對測量（liàng）頭（tóu）和測量底座的平行度要求

    對測量（liàng）頭和測量底座有兩個基本要求：測量頭和測量座的兩測量麵相互平行，而且測量頭的運動方向應該與測量座的測（cè）量麵相垂直。在 ASTM D 645中有相關描述如下（xià）：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（cè）量頭的表麵應該與砧板的表麵平行，相差保持在0.001mm之內。測量（liàng）頭應在（zài）與砧板表麵相垂直的軸向上運動。）其實保證測量頭的運動方向與測量底座的測量麵垂直也是（shì）為了確保在測量過（guò）程中上（shàng）下兩測量麵的平行，保證設備的（de）測試精度。

    常見測量薄膜厚（hòu）度的測（cè）量頭有兩種：平麵型測量頭和球麵型（xíng）測（cè）量頭。前者可以使試樣的（de）被測區域均勻受力，而後者易於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製和量化。多數機械式測厚儀（yí）選擇平麵型測量頭，這樣測試數據更具有代表性。

    對於（yú）測量頭和底座間的平行處理（lǐ）， Labthink CHY-C1采用一套自動“找平”結構（gòu），一旦標定結束後，用戶不必再動了。當然，要保證（zhèng）兩測量麵的平行，不但要保證兩測量麵的清（qīng）潔無汙物，而（ér）且還要盡可能的避免觸碰測量頭。如果私自拆卸測試（shì）裝置會使設（shè）備完全失去精度（dù）。

圖 2. CHY-C1的測量頭和測量底座的局部圖

4、展望

    由於軟包材自身結（jié）構的可壓縮性，使得各類非接觸式測厚（hòu）設備（bèi）的應用都受到（dào）了一定的限製，機（jī）械式測（cè）厚儀一直是（shì）各類軟包材厚度檢（jiǎn）測的首（shǒu）選。當然，同一種軟包（bāo）材（cái）在不同壓強（qiáng）下得到的厚度值一般不同，根據軟包材（cái）的材（cái）質在指定標準的測試壓（yā）強下檢（jiǎn）測是（shì）軟包（bāo）材測厚的一大特點。