涂層測厚儀在汽車制造、電鍍、五金加工、鋼結構防腐等行業已經非常常見。實際檢測時，用戶除了關心儀器能不能測，更關心的是另外幾個問題：同一個位置多測幾次，數據穩不穩定；涂層比較薄的時候，讀數會不會跳；車間溫度發生變化以后，測量結果會不會受到影響。這些問題看起來都是“測量精度”的問題，但從儀器本身來看，背后涉及激勵信號、數據采集、電路設計以及探頭結構等多個環節。

林上科技在涂層測厚儀研發過程中，對這些問題進行了針對性的改進，并取得發明專利《一種涂層測厚儀及涂層厚度檢測方法》，專利號為ZL202010552100.0。這項專利目前已經應用到林上部分涂層測厚儀產品中，包括LS220H、LS225、LS226等型號。

專利核心點一：數字振蕩技術

數字振蕩技術的優勢是什么？磁性法和渦流法涂層測厚儀，都需要通過探頭產生檢測信號，再根據檢測到的信號變化計算涂層厚度。傳統模擬振蕩電路容易受到元器件本身以及外部環境影響。比如溫度發生變化、電源電壓有波動，或者模擬器件參數出現漂移，都有可能讓振蕩信號發生變化。如果前端信號本身不穩定，后面的數據處理做得再復雜，最終測量結果還是容易出現波動。最終導致測量結果精度不高、重復性不好、數據不穩定等情況。

林上這項專利采用數字振蕩方式，通過單片機數字信號控制激勵信號。傳統模擬振蕩電路，這種方式可以減少溫度、濕度、電源以及模擬器件參數變化對振蕩信號的影響。簡單理解就是先把測量所需要的基礎信號從源頭做穩定。這一點對于比較薄的涂鍍層尤其重要。因為涂層越薄，信號變化本身就越小，如果測量電路還有較大的波動，最終反映到厚度數據上就會更加明顯。也就是為什么越薄越難做精準。

專利核心點二：高速ADC數據采集

涂層測厚儀的探頭在檢測過程中，還需要進行信號采集和計算。林上的專利方案中采用高速ADC進行數據采集，儀器可以快速獲取檢測信號，再通過程序計算對應的涂層厚度。涂層測厚儀大多都是基于磁感應或電渦流方式進行檢測。不管是磁感應還是電渦流的方式，均為變化的信號。采用高速ADC進行數據采集時，采集頻率高、數據會更精準。進一步提升測厚儀的檢測精度。

高速ADC數據采集除了會影響精度，同樣會影響檢測速度。這一部分用戶平時其實看不到，但使用儀器的時候能夠比較直接地感受到。比如在生產線上抽檢，一件工件可能需要檢測多個位置；電鍍件、汽車零部件做質量控制時，一批產品往往需要連續測很多次。如果每次測量都需要等待，檢測效率就會比較低。

專利核心點三：數字信號探頭技術

專利中還有一個比較關鍵的設計，就是檢測頭與信號處理電路采用一體化固定結構。為什么把檢測頭和信號處理電路做在一起呢？以前一些檢測儀器的結構中，傳感器和后端電路之間存在較長的模擬信號傳輸路徑，如探頭與主機連接線、主副電路等結構。檢測時探頭移動、連接狀態變化或者外部干擾，都可能對信號產生影響。

將信號處理電路放到更加靠近檢測頭的位置，可以縮短信號傳輸距離，同時減少機械運動以及連接變化帶來的干擾。林上部分涂層測厚儀的探頭內部就集成了數字信號處理電路。探頭獲取信號后，可以在檢測探頭端完成相應的信號處理，再將數據傳輸給主機。用戶不需要知道里面具體有多少塊電路板，但最終結果很直觀：連續測量時，數據不容易出現沒有規律的大幅跳動。同時不容易受到檢測環境周邊的磁場或電場干擾。

專利之外，還需要解決現場使用的問題

一臺涂層測厚儀實際好不好用，不能只看某一個技術。實驗室環境通常比較穩定，而實際使用環境要復雜得多。比如夏天和冬天車間溫度差別很大；同一臺儀器可能今天測鋼板上的油漆，明天又拿去測鍍鋅層；有些工件表面比較平整，有些工件則是弧面、小尺寸或者結構比較復雜。因此在專利技術基礎上，林上涂層測厚儀還采用了溫度補償、調零和多點校準等設計。溫度補償主要用于降低環境溫度變化對測量結果的影響。由于用戶測量的工件是多樣化的，不同材料工件的磁性和導電性能均不一樣，這樣會導致檢測時零點數據不一樣。調零和多點校準則更加常用，用戶可以根據標準片以及實際測量范圍，用涂鍍的工件對儀器進行校準。尤其是在對測量準確性要求比較高的情況下，按照實際工件和厚度范圍校準，比直接拿儀器測量更加穩妥。

哪些涂層可以測？

涂層測厚儀能不能測，首先還是要看基材和涂層，需要從測量原理來區分。

磁性法主要用于鋼、鐵等鐵磁性金屬基體。例如：鋼材表面的油漆、防腐涂層、清漆、搪瓷層，以及部分鍍鋅層、鍍鉻層等，都可以根據實際情況采用磁性法進行檢測。

渦流法主要用于鋁、銅等非磁性金屬基體上的非導電涂層。比較常見的有鋁合金表面的陽極氧化膜、油漆層、粉末噴涂層等。

所以選擇涂層測厚儀時，不能只問“能測多厚”，還要先確定基材是什么、上面的涂層是什么，以及大概的厚度范圍。對于電鍍件、汽車零部件、五金件等薄涂鍍層檢測，測量重復性通常更加重要。因為厚度本身比較小，幾微米甚至更小的變化，都可能直接影響質量判斷。需要選擇能測量超薄涂層的儀器和探頭。常規的噴涂層，如噴塑噴粉等可以采用常規的探頭或兩用探頭。

從專利到產品

從專利到產品中間實際是研發到產品化的一個轉變過程。目前，相關技術已經應用于林上LS220H、LS225、LS226等多款已上市產品及部分在研發階段的涂層測厚儀產品上。可廣泛用于汽車制造、電鍍、五金加工、機械制造、鋼結構防腐等行業的涂層厚度檢測。對于林上的涂層測厚儀來說，參數表上的精度是一方面，長期使用過程中數據是否穩定、不同環境下能不能保持較好的重復性，同樣很重要。這也是林上在涂層測厚儀研發過程中一直在做的事情。