红外测厚仪安装调试指南

《红外测厚仪安装调试指南》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外测厚仪安装调试指南（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1红外厚度测试仪安装调试指南红外厚度测试仪安装调试指南广州市同飞科技有限公司 广州白云大道南 443 号 810 室, 邮编：510405 电话:(020)8636 7431 传真:(020) 8639 8225 Email: 联系人：张涛 13902406986 - :2目录目录1涂层厚度测试的分类和方法涂层厚度测试的分类和方法-3 2红外红外测试的原理测试的原理-5 3安装的要点安装的要点-6 4标定标定和和调试调试-831涂层厚度测试的分类和方法涂层厚度测试的分类和方法1.1 涂层种类涂层种类 通常有 3 种涂层： 1 水性涂层：溶液的浓度在 10%-60%之间 2 油性涂层：溶剂为

2、有机物溶液，和水性涂层应用相似，但要注意有一定的危险品成分 3 挤出和热溶胶涂层：涂在基材上是熔溶物，涂布头的种类有加热压模, 加热槽和浸槽。1.2 测试方式测试方式： 近红外涂层测试仪应用方式有多种，通常能归类为湿测试和干测试。 湿测试湿测试：测试位于涂布头附近，对于水涂层，测试的是涂层的含水量，对于油涂层，测试的是 涂层的溶剂的含量。对于湿测试来说，涂层并非直接测试而是通过已知的浓度推算出来。湿测试要考虑的几个问题： 1测试位置应该尽量靠近涂布头，以减少挥发的影响，特别是油性涂层，因为挥发比较快，所 以测试变成对机器的涂布速度敏感，当车速较慢时，挥发会更多，造成测试的误差。 2因为测试对象

3、实际上溶剂，所以精度受浓度的影响，尽量保持溶液的浓度。 3油性溶剂包含有爆炸危险的成分，测试头要有适当的保护措施。干测试干测试：测试位于水或其他溶剂已经被烘干的地方，是直接最后的涂层测试。这种测试只有涂 层含有红外线吸收物才可以进行，这种涂层几乎都是含有有机物的 C-H 键。1.3 干测试和湿测试的优缺点干测试和湿测试的优缺点湿测试湿测试-优点优点： 1 控制速度较快，因为测试位置靠近涂布头， 2 通常精度较高，因为溶液的水和溶剂含量通常较高，较少的涂层变化都能测试。湿测试湿测试-缺点缺点： 1需要保持溶液的浓度来保证测试的精度，批量之间少许的差异不会影响测试，但要求测 试仪对每种不同的浓度做

4、不同的标定； 2油性溶剂需要考虑测试头适合危险的环境，这样一来，测试头体积和成本都有所增加。干测试干测试-优点优点： 1 实际的涂层量直接测试； 2少受危险品的影响。干测试干测试-缺点缺点： 1涂层必须为红外线吸收物质； 2 测试头安装在离涂布头较远的位置，对控制系统造成延迟。1.4 各种应用说明各种应用说明 挤出和热溶胶：类似干测试，只不过没有测试的延迟。典型的应用包括衬纸或照相纸的聚乙烯 涂层，衬纸或食品袋的腊涂层。涂层测试可以控制挤出机的温度，压力和车速，加上扫描支 架，可以控制个别的 die bolt 避免碰撞和不均匀。 剩余水分：剩余水分在许多涂布过程是严格要求的，NIR 的测试精度

5、可以达到千分之几。NIR 可以穿透大多数的涂层，因而测试的水分也包括了底材的水分，幸好大多数的应用并不要求分 辨涂层和底材的水分。 金属底材的薄涂层：NIR 可以测试金属表面特别薄的涂层。其中两个例子是铝箔的力迦涂层， 铝片的润滑油。然而，NIR 在这方面的测试是困难的，因为这些涂层的吸收很弱，需要特别设 计的薄涂层测试头，应用中红外的波长，大约为 3400nm,这样一来，吸收比 NIR 增大了 10-1004倍，在薄膜或涂层很薄并不规则的情况下，例如铝箔的哑光力迦涂层，仍然可以用 NIR 反射原 理的测试，问题的解决需要用到 Brewster 角度（大约 58）的偏振光。 透明底材：例如塑料

6、薄膜之类的透明底材对于 NIR 的测试是比较特别的，首先因为薄膜是透明 的，反射非常弱，需要在另一面安装反射装置；其次，如果涂层和薄膜具有相似的化学成分， 例如聚乙烯薄膜的丙烯酸涂层，NIR 测试仪不能分辨涂层和底材，这样一来需要采用差分测试 模式，即应用两个测试头，一个在涂布之前测试薄膜，另一个在涂布头之后，测试薄膜和涂 层，涂层可以相减得出。不同厚度的薄的透明膜会对 NIR 测试造成光学的干涉，解决问题的方 法是薄膜接受器，再装上反射装置。 共挤出薄膜：典型的应用包括尼龙/聚乙烯/PET/EVOH 水分：正确安装并良好标定的测试仪通常可以达到+/-0.1%的精度。 克重：NIR 可以测试一

7、些薄膜或透明底材，例如塑料薄膜和轻质纸的克重，NIR 技术受限制于 NIR 光线必须穿透被测试物，厚纸和不透明薄膜的克重因此不能测试。1.5 底材底材 任何底材的水性涂层都很容易测试，铝箔和纸的油性涂层测试也没有问题。透明塑料或其他有 机底材的油性涂层测试较为复杂，规则的一致性好的底材对于测试做成的偏差可以用调零的方 法消除，不规则的底材的测试可以用双测试头做成差分测试方式来解决，当然也可以仅用单测 试头，但会引起偏差。1.6 扫描系统扫描系统 对于多数的涂布宽度来说，测试的光斑是很小的，最好能够安装手动或自动的扫描系统，这样 不但可以监测更大幅面的涂层，而且可以观察到横向的涂层变化从而调节涂

8、布头的平衡。1.7典型的应用典型的应用 纸底材纸底材 胶粘涂层：水性或油性，湿测或干测，精度为0.15gm/0.09lb/rm 胶粘涂层：热熔胶，干测，精度为0.2gm/0.12lb/rm 粘土/乳胶涂层：湿测，精度为0.2gm/0.12lb/rm,需要保持溶液的浓度 力架涂层：湿测或干测，精度为0.15gm/0.09lb/rm 微胶囊涂层：湿测，精度为0.2gm/0.12lb/rm,需要保持溶液的浓度 挤压塑料涂层：干测，精度为0.1gm/0.06lb/rm 塑料乳剂涂层：湿测或干测，精度为0.2gm/0.12lb/rm 蜡涂层：干测，精度为0.2gm/0.12lb/rm薄膜底材薄膜底材 水

9、性胶粘涂层：湿测或干测，干测可能受不同的薄膜影响，精度为0.2gm/0.12lb/rm 水性乳液涂层：湿测，精度为0.15gm/0.09lb/rm金属底材金属底材 胶粘涂层：同纸底材， 瓷漆：由于瓷漆通常很少，需要定制特别的长波测试头 塑料涂层：干测，精度为0.1gm/0.06lb/rm 蜡涂层：干测，精度为0.15gm/0.09lb/rm2 2红外红外测试测试原理原理52.1 红外红外吸收吸收光谱光谱 大多数物质都由于成分的不同而有不同的近红外（NIR）吸收峰，这样一来就可以选择合适的 波长测试不同的物质。例如，所有的有机物均吸收 2300-2350nm 和 1670-1750nm 而水分吸

10、收 1940nm，如下表： 化学结构典型物质吸收波长 nm O-H（水分）水分1450，1940 O-H（乙醇）酒精，丁醇，碳水化合物2100 C-H（脂肪族）涂层，塑料，溶剂1720，2300 C-H（芳香族）涂层，塑料，溶剂2150 NIR 只可以测试有特别吸收峰的物质，瓷粉和增白剂不吸收红外线，没有特别的吸收峰，所以 不适用 NIR 技术。水分子的 O-H 键在几个特定的波长吸收近红外线辐射。测试仪内旋转的滤光盘上三个滤光片产 生这些吸收波长和不吸收波长，交替地从产品表面反射到内部光学组件，由光信号转换成的电 子脉冲经过一个比率算法计算出正比例的水分含量，这个含量再经偏置和跨度的校正变成

11、直接 的水分含量。特别设计的滤光反射信号算法，消除了光学部件老化和不同的物料反射特性引起 的偏差。2.2 仪器组件仪器组件 测试仪一体化地置于铝铸箱体内，内置有： 1 光源：石英卤素灯降压使用，产生近红外光源。 2 滤光盘：几个近红外和可见光滤光片装置在转盘上，周边有定时用的缺口。 3 滤光盘马达：精密的直流无刷马达。 4 探测器：半导体制冷的 PbS（硫化铅）探测器进行光电转换。 5 电路：1）电源：90-260V 输入的开关电源，提供仪器所需的直流电压。2）电路板：在一块电 路板上包含了前置放大，探测器控制，中央处理系统，模拟和串行通信等电路。3）显示，两行 20 字符 VFD 显示，带有

12、设置，标定，和测试等操作键。2.3 光路光路 图 1 所示为反射测试头的光路。外部光束内部光束红外灯被测产品滤光片轮探测器无漂移的红外测试原理无漂移的红外测试原理无漂移的红外测试原理无漂移的红外测试原理图 1.6来自红外光源的光束交替地通过旋转的滤光片轮上的干涉滤光片，然后投射到样品上。样 品反射回来的光束再返回到测试头，由凹面镜聚焦到光电转换探测器（光路如红色实线所 示）。PSC 在这个红色光路之外，增加了一路内部光束（如黑色虚线所示），内部光束并 不照射到被测物体，而只是在探头内部，这样的设计可以大大消除因为被测物料颜色，电 子零件老化而引起的漂移，测试测试具有具有长期长期的的稳定性稳定性

13、。3 3. .安装安装3 1 安装要点安装要点 对于对于大多数大多数的的涂层的测试最重要的是一涂层的测试最重要的是一定要避免来自产品表面定要避免来自产品表面 的镜反射的镜反射，探头的光束与产品表面的角度大约在探头的光束与产品表面的角度大约在 8080O O- -8585O O。如图如图 所示所示因为透明薄膜的反射很弱，通常薄膜下面还需要用一块塑料扣板作反射，以增加反射的信号。反射板应该与薄膜大致平行。测试头的安装角度无论如何强调都不为过，所以安装的支架必须做成角度可调节的，例如下图 所示：7通过连接探头的 1 寸管承架板的螺丝调节，可以调节到合适的角度。 所谓合适的角度是当有涂胶的薄膜经过探头

14、下的时候，在仪器的诊断菜单中，旧版本的仪 器增益小于增益小于 200（表示信号强表示信号强），），增益越小越好增益越小越好，新版本的仪器， 增益表示为 X 而且 F1- F3 的外部电压信号（指从测试物反射回来的信号），均在 1-7.5V 之间，并且读数稳定在 小数后一位波动。极端的例子是如果安装角度不好（例如光束垂直薄膜），或者没有反射 板，那么增益可能为最大的 255，而 F1-F3 的外部电压信号可能只有零点几伏，表现在测 试读数是波动非常大和对厚度变化不敏感两种极端情况。84.04.0 标定和调试标定和调试所有 NIR 测试仪均需要标定。测试范围内的样品经 NIR 测试仪和实验室测试，

15、对比和线性回归 分析可以得到仪器新的标定参数，从而仪器的显示即为真实值。标定结果可以保持稳定一年。 影响测试准确的是跨度和零点。仪器显示值B AC真实的厚度跨度是显示数值对于实际数值的乘法的变化。从上图可以看出跨度 A 能够正确显示厚度的真实变化，而跨度 B 的设置使得仪器的显示过灵 敏，例如真实的厚度变化 1 时，可能显示变化 2；而跨度 C 的变化不够灵敏。通常一个正确的安装通常一个正确的安装，经验的跨度经验的跨度设置在设置在 20-50 之间之间（对于对于 BOPP 水胶的涂层水胶的涂层）。）。零点的影响则非常直观，如下图所示BAC零点是显示数值对于实际数值的增减绝对值变化。上图只有 A 的零点设置是正确的，而 B 的设置使显示值高于实际值而 C 则低于实际值。校准的数据要求大于 8 对（按照统计学的要求，这样的采样