测厚仪的分类

薄膜厚度是否均匀一致是检测薄膜各项性能的基础。很显然，倘若一

批单层薄膜厚度不均匀，不但会影响到薄膜各处的拉伸强度、阻隔性等

，更会影响薄膜的后续加工。对于复合薄膜，厚度的均匀性更加重要，

只有整体厚度均匀，每一层树脂的厚度才可能均匀。因此，薄膜厚度是

否均匀，是否与预设值一致，厚度偏差是否在的范围内，这些都成

为薄膜是否能够具有某些特性指标的前提。薄膜厚度测量是薄膜制造业

的基础检测项目之一。

1. 各种在线和非在线测厚技术发展快速

包装材料厚度的测试zui早用于薄膜厚度测量的是非在线测厚技术。

之后，随着射线技术的不断发展逐渐研制出与薄膜生产线安装在一起的

在线测厚设备。上个世纪60年代在线测厚技术就已经有了广泛的应用，

现在更能够检测薄膜某一涂层的厚度。同时，非在线测厚技术也有了长

足的发展，各种非在线测试技术纷纷兴起。在线测厚技术与非在线测厚

技术在测试原理上*不同，在线测厚技术一般采用射线技术等非接触

式测量法，非在线测厚技术一般采用机械测量法或者基于电涡流技术或

电磁感应原理的测量法，也有采用光学测厚技术、超声波测厚技术的。

2. 在线测厚较为常见的在线测厚技术有β射线技术，X射线技术和

近红外技术。

2.1 β射线技术 
β射线技术是zui先应用于在线测厚技术上的射线技术，在上世纪60

年代就已经广泛用于超薄薄膜的在线厚度测量了。它对于测量物没有要

求，但β传感器对温度和大气压的变化、以及薄膜上下波动敏感，设备

对于辐射保护装置要求很高，而且信号源更换费用昂贵，Pm147源可用

5-6年，Kr85源可用10年，更换费用均在6000美元左右。

2.2 X射线技术
这种技术极少为塑料薄膜生产线所采用。X光管寿命短，更换费用

昂贵，一般可用2-3年，更换费用在5000美元左右，而且不适用于测量

由多种元素构成的聚合物，信号源放射性强。X射线技术常用于钢板等

单一元素的测量。

2.3 近红外技术
近红外技术在在线测厚领域的应用曾受到条纹干涉现象的影响，但

现在近红外技术已经突破了条纹干涉现象对于超薄薄膜厚度测量的限制

，*可以进行多层薄膜总厚度的测量，并且由于红外技术自身的特点

，还可以在测量复合薄膜总厚度的同时给出每一层材料的厚度。近红外

技术可用于双向拉伸薄膜、流延膜和多层共挤薄膜，信号源无放射性，

设备维护难度相对较低。

2.4 在线测厚设备的应用情况
在线测厚能够以zui快的速度获取厚度测试数据，通过数据分析，及

时调整生产线的参数，缩短开车时间。但是在线测厚设备必须配备与生

产线相匹配的扫描架，这在一定程度上限制了在线测厚设备的重复利用

。而且由于薄膜生产线往往需要长期连续工作，因此相应的在线测厚设

备也就必须长期连续工作。在设备的价格上，在线测试设备一般要比非

在线测试设备贵很多，而且前者的运行费用与维护费用也比较高。

3. 非在线测厚

非在线测厚技术主要有—接触式测量法和非接触式测量法两类，接

触式测量法主要是机械测量法，非接触式测量法包括光学测量法、电涡

流测量法、超声波测量法等。由于非在线测厚设备价格便宜、体积小等

原因，应用领域广阔。

3.1 涡流测厚仪和磁性测厚仪
涡流测厚仪和磁性测厚仪一般都是小型便携式设备，分别利用了电

涡流原理和电磁感应原理。于各种特定涂层厚度的测量，用于测量

薄膜、纸张的厚度时有出现误差的可能。

3.2 超声波测厚仪
超声波测厚仪也多是小型便携式设备，利用超声波反射原理，可测

金属、塑料、陶瓷、玻璃以及其它任何超声波良导体的厚度。可在高温

下工作，这是很多其它类型的测厚仪所不具备的，但对检测试样的种类

具有选择性。

3.3 光学测厚仪
从测试原理上来说光学测厚仪可达到*的测试精度，但是这类测

厚仪在使用及维护上要求*：必须远离振源；严格防尘；专业操作及

维护等。使用范围较窄，仅适用于复合层数较少的复合膜。

3.4 机械测厚仪
机械测厚仪可以分为点接触式和面接触式两类，是一种接触式测厚

方法，它与非接触式测厚方法有着本质的区别——能够在进行厚度测量

前给试样测量表面施加一定的压力（点接触力或面接触力），这样可以

避免在使用非接触式测厚仪测量那些具有一定压缩性、表面高低不平的

材料时可能出现数据波动较大的现象。机械测厚仪采用zui传统的测厚方

法，数据稳定可靠，对试样没有选择性。由于机械测厚仪的测试精度主

要取决于测厚元件的精度，所以市场上的机械测厚仪的测试精度参差不

齐。此外，机械测厚仪的核心元件——测量头及测量面——对于微小的

振动都十分敏感，所以在有振源的环境中测量精度没有任何意义。为了

避免自身的振动，并尽可能地减少外界振动的影响，设备底座都采用重

而宽的金属制成，这在一定程度上保证了测厚精度，却也给机械测厚仪

的小型化和轻便化带来了很大的困难。环境温度和风速同样可以影响传

感器的精度，因此必须在实验室环境内使用。上制定了很多关于机

械式测厚设备的标准（这在包装材料测厚领域内是比较罕见的，其它类

型的测厚设备少有标准的支持），ISO 534：1988，ISO 4593：1993，

ASTM D 645-97，GB/T6672-2001等。
需要指出的是，常见的机械测厚仪有点接触式测厚仪和面接触式测

厚仪两类，由于测量头与试样的接触面积不同，测量头的施力不同，施

力速度不同，相同的试样（这里假设厚度均匀一致）使用这两类测厚仪

很可能得到不同的测试结果，这主要是由于可压缩试样在不同的情况下

产生的形变率往往不相同。因此，在选择机械测厚仪测试时必须严格执

行所参照标准的测试条件和测试要求。