從一項測厚儀專利，看涂層厚度檢測中的探頭設(shè)計

在金屬加工、汽車制造、五金電鍍和鋁型材表面處理等行業(yè)中，涂層厚度是評價產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一。若涂層過薄，就可能影響防腐、耐磨或者裝飾性能；若是涂層過厚，則會增加材料成本。因此，利用涂層測厚儀進行快速、無損檢測，已經(jīng)成為生產(chǎn)質(zhì)檢和工程驗收中評判表面性能的初檢指標。

而林上科技取得的“測厚儀”（ 專利號：ZL201720822828.4）這項實用新型專利，重點就圍繞探頭與被測表面接觸時的緩沖、測量觸發(fā)以及磁性/渦流測量機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

專利上指出，涂層和鍍層厚度是評價表面性能的重要參數(shù)，而較硬的測頭在接觸工件時，存在對待測表面造成損傷的可能。而新型專利的目的在于提供一種測厚儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對涂層和鍍層進行厚度測量時，由于測頭硬度較大可能會對待測表面造成損傷等問題。

一、彈性緩沖結(jié)構(gòu)，以降低探頭接觸沖擊

涂層測厚儀測量通常需要探頭直接接觸被測表面。如果探頭采用完全剛性的固定方式，當使用人員下壓速度或者力度變化較大時，接觸瞬間就可能產(chǎn)生較明顯的沖擊。

針對這一問題，此專利在測頭組件與內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)之間設(shè)置了彈性件，并利用擋板限制測頭的移動范圍。當測頭壓向工件時，測頭組件可在一定范圍內(nèi)向儀器內(nèi)部移動，彈性件就會隨之壓縮，對接觸的過程形成緩沖；在解除壓力后，彈性件又能夠使測頭回位。

這種結(jié)構(gòu)的意義不僅在于降低硬質(zhì)測頭對涂層、鍍層表面的直接沖擊，也能使探頭在反復測量過程中具有比較穩(wěn)定的機械運動狀態(tài)。對于生產(chǎn)抽檢和多點復測來說，穩(wěn)定的探頭接觸狀態(tài)也是獲得良好測量重復性的基礎(chǔ)之一。

二、探頭接觸后觸發(fā)測量，提高檢測有效性

專利還設(shè)置了與副電路板連接的觸發(fā)按鍵。當測頭與工件接觸并向儀器內(nèi)部移動時，會同步帶動副電路板產(chǎn)生位移；移動到相應(yīng)位置后，觸發(fā)按鍵與殼體內(nèi)部的擋板接觸，進而啟動測量。

儀器工作的過程可以概括為：

探頭接觸工件→測頭產(chǎn)生位移→到達有效位置→觸發(fā)測量。

這種設(shè)計可以將機械接觸狀態(tài)與測量啟動建立聯(lián)系，使檢測動作建立在探頭已經(jīng)實際接觸工件的基礎(chǔ)上，有助于提高現(xiàn)場測量過程的一致性和有效性。

三、磁性法與渦流法結(jié)合，適應(yīng)不同金屬基材

此專利的另一個特點，就是在測頭組件內(nèi)部設(shè)置了磁性測量機構(gòu)以及渦流測量機構(gòu)。

對于鋼、鐵等磁性金屬基材，可利用磁性法檢測表面的非磁性覆蓋層。通過測量其磁通量和感應(yīng)電壓的變化，得出磁性金屬基體上非磁性覆蓋層的厚度。因此，鋼板表面的油漆、防腐涂層等，都屬于典型應(yīng)用。

對于鋁、銅、鋅等非磁性導電金屬基材，則可以采用渦流法。探頭線圈產(chǎn)生高頻交變電場，靠近金屬基體后形成渦流；當金屬表面存在非導電覆蓋層時，探頭與金屬基體之間的距離發(fā)生變化，渦流響應(yīng)和振蕩頻率隨之發(fā)生改變，儀器通過測量震蕩頻率的改變量計算出覆蓋層的厚度。例如鋁材表面的噴涂層、陽極氧化層等，可以采用此原理進行無損厚度檢測。

四、耐磨接觸測頭+彈性緩沖結(jié)構(gòu)

專利中測頭的接觸片一般可以采用紅寶石圓片。這是由于紅寶石的硬度較大、耐磨性能較好，而且也不會影響相應(yīng)的磁場傳播，測頭材料適合長期與工件進行反復接觸。

接觸部件需要具有較好的耐磨性，來滿足長期、高頻次的測量要求；加上彈性結(jié)構(gòu)用于減小剛性接觸帶來的沖擊。很好的兼顧了探頭耐久性和被測表面保護。

五、不同檢測場景，怎么選擇合適的測厚儀

上述專利描述的測厚儀結(jié)構(gòu)，林上目前應(yīng)用的儀器有LS220H、LS221、LS227 等多款涂層測厚儀。

可以根據(jù)基材的類型、涂層厚度、工件尺寸以及檢測的位置進行選擇，其中，LS227主機可以選配不同的探頭進行使用，可以適應(yīng)更多工業(yè)涂層檢測場景。

所以在選擇涂層測厚儀時，應(yīng)綜合考慮：基材類型、涂層厚度、工件尺寸、測量位置以及儀器精度等。

總結(jié)

涂層測厚儀的技術(shù)設(shè)計并不只是簡單測出一個厚度值，探頭的每一個設(shè)計都會影響儀器的實際檢測性能和使用體驗。

對于現(xiàn)場工業(yè)測量而言，一臺實用的涂層測厚儀不僅要具備可靠的測量精度，還要看探頭的接觸穩(wěn)定性、被測工件的表面保護、檢測效率以及不同測量場景的適配能力。這是這些看似不起眼的結(jié)構(gòu)設(shè)計，正是提升涂層厚度檢測專業(yè)性和可靠性的重要基礎(chǔ)。