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厚度检测

/thickness detection/
条目作者苏兰海

苏兰海

最后更新 2022-12-23
浏览 171
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科研、生产中用于测量、检验材料厚度的技术。厚度是描述物体外形的主要参数之一,厚度还用来表征物体表面覆盖层的物理特征。

英文名称
thickness detection
所属学科
控制科学与工程

从检测方法角度可分为接触式和非接触式检测,从对被测物体的作用角度可分为有损检测和无损检测。

对于静态或离线(脱离生产线)物体的厚度检测通常采用接触式厚度检测和有损厚度检测。接触式厚度检测方法使用的常见检测工具为千分尺、卡尺、直尺、电涡流测厚仪和超声测厚仪等。有损检测使用的工具有库仑法测厚仪等。

电涡流测厚是利用涡流提离效应来检测金属基体上非导电覆盖层的厚度。电涡流提离效应就是高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,当测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈远,则涡流愈小,反射阻抗也愈小,这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小。电涡流测厚的分辨率为0.1微米。

超声测厚是利用超声波的界面效应来检测被测物体的厚度。脉冲超声波在被测物体的上下表面产生反射波,通过精确测量超声波在材料中的传播时间来确定材料的厚度。超声波检测通常对被测物体表面有一定要求,且要使用耦合剂,适合于离线手动检测。超声波检测应用多次回波原理,可以透过表面涂层检测基体材料的厚度。

库仑法测厚主要用于测量电镀层厚度。根据法拉第原理,应用电解除镀的方法测量基体上金属镀层的厚度,可以测量复合镀层、多层镀层的厚度,其测量分辨率可达0.01微米。

对于动态或在线(生产线上的)物体的厚度检测通常采用:射线法测厚、激光差分法测厚、光切法测厚等非接触式无损检测方法。

射线法测厚是连续生产线上传统的厚度测量技术。利用射线穿透被测物体时产生射线强度衰减来实现厚度测量;还可以利用射线的反散射强度来检测镀层的厚度。常用的射线有γ射线、β射线和X射线等。γ射线同位素测厚仪具有稳定可靠的特点,被广泛应用于带材生产线上。γ射线反散射测厚是根据康普顿效应的原理,康普顿效应随物质的原子序数增加而减弱,在镀层饱和厚度范围内,利用发射的γ射线的强度来检测镀层厚度的变化。β射线的反散射强度与材料的原子序数有关,随其增加而增加,常用于测量镀层厚度。X射线测厚仪利用X射线穿透被测材料时,X射线的强度变化与材料厚度相关的特性,测定材料的厚度,是非接触式的动态测量设备。

激光差分法测厚的原理是利用相向安装于被测物体两侧的高精度激光测距仪,通过对测量距离的差分计算可以精确测量物体厚度变化。

光切法测厚则要求有测量基准平台,利用放在基准平台上物体厚度对结构光的调制,运用图像检测方法得到被测物体厚度。

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