塑料瓶厚度测量方法

介绍：很多年来，吹塑件的质量控制都采用有用的刀切割它们，然后使用测径器进行厚度测量。这种传统的测试方法有很多问题。当一个部件被切开，一个毛边被遗留在切口边缘。如果操作者从毛边开始测量，这就不是真实的壁厚测量值了。假设操作者小心的避免扭歪的边缘，关于那里可以进行机械化设备的测量，仍然有局限性。通常，部件的几何形状不允许进入瓶的紧的角落或者把手部分。一旦一个部件被破坏用于厚度测量，它就不能用于更多其他测试。操作者的技术变化常常是个问题。测径器能引起错误，当它握着与部件有一个角度时，当测径器用于在卡爪压力下有压缩的材料时，厚度读数从一个操作者到另一个操作者将会是不一样的。同样有一个潜在的安全问题。操作者必须一次轮班使用几次有用的刀来选择部件，，这会造成连续的严重伤害可能性。

两种可以降低或者消除所有这些问题的电子方法是可用的：超声波仪器和霍尔效应仪器。这些方法现在一般都用于吹塑件质量控制。测量方法的选择通常取决于被检产品，选择方法的有关因素通常取决于被检产品。选择方法的有关因素在这记录的*后讨论。

                                         

超声仪器原理：超生测厚仪提供一种精确，可靠，可重复的方法从部件的一侧非破坏性的测量壁厚。他们通过测量超声波声波穿过部件所需要的时间来工作。一个超声波仪器发送电能量计时脉冲到压电晶片，该晶片转载一个小的叫探头的探测器内。当一个能量脉冲撞到晶片时，它开始在超声波频率范围内振动。有异常听力的人可以听到一个18，000Hz（18KHz）的高音调，但是用于这种测试方法的频率高更多。通常范围从1兆Hz（1MHz）到（20MHz）。导致点能量转化为机械能量或声音的现象叫做压电效应（看关键词索引1）。探头放置在被测量键的表面，并使用流动的，通常为甘油，丙二醇或者水进行声耦合。在超声波频率下，空气不是一个好的声音传送者，因此耦合介质是需要的。声音脉冲从接触面传送到相对面，然后以回波反射到探头（看图1）。

当它又一次回到探头，声脉冲通过压电效应被转化。仪器测量声脉冲通过材料的传播时间（看图2）。使用被测材料的声速，仪器根据下面公式计算材料的厚度。

公式中,D为材料厚度，t为脉冲传输时间，V为材料中的声速。既然传输时间为一个来回路程，结果要除以2.声速在大部分地方范围大约为2.0到2.8mm（.0800到01100英尺）每秒。

图1-探头放在工件上。来自探头的声音在接触面和底面之间做一个往返过程。

图2-初始脉冲产生声音进入部件。底面回波产生声音从相对面返回。“t”为声脉冲的渡越时间。模式1采用的测量方法为采用初始脉冲和底面回波来确定厚度。

如果导致错误的情况被了解，一些简单的预防措施被采用，超声仪器将非常的精确。如果仪器被适当的校准，它将显示一个精确的壁厚。校准过程需要已知厚度的材料试块。典型地，仪器通过测量样块的*小和*大材料厚度来设置。当耦合到材料时，材料声速和零位偏移（和探头相关的参数）通过简单的键盘操作，包括参考标准已知厚度的输入来设置。仪器使用已知厚度分别地计算该材料和探头的声速和零位偏移。当仪器进行厚度测量时，它使用校准的声速来计算产品的厚度。

霍尔效应仪器

原理：其他电子计量方法使用霍尔效应现象。霍尔效应利用直角磁场作为运输电流的领导者。这个结合包括其他方向上的电压。如果铁磁体目标，比如一个已知质量的钢球，放置在磁场中，因此感应电压被改变。当目标移离磁体，磁场和感应电压以一种可预言的方式改变。如果感应电压的这些改变被画图，一条对比感应电压与从探头到目标距离的曲线产生。
为了测量，一个霍尔探头简单地放置在被测产品的一侧和一个铁磁性目标，通常为一个小钢珠，放置在产品的另一侧。仪器显示目标和探头之间的距离，就是壁厚。

图3-一个钢珠放置在被测件的一侧。探头放置在部件的相对侧，同时钢珠被吸附到探头上。

校准：这台仪器通过在探头上放置一系列已知厚度的薄垫片来校准，在薄垫片上放置一个球，然后按键把每个已知厚度输入到仪器。在校准过程中输入到仪器的信息允许仪器建立一个查找表，为了有效的画一个电压改变曲线。仪器对比查找表核对测量值，在数字式读出器上显示厚度。当所有声音并发，操作者只需在校准过程中输入已知值，让仪器进行比较和计算。当霍尔效应仪器被使用，不需要操作使测量可行的有关物理的任何事情。校准过程是自动的。

优势和局限性：这个系统的优越性有（1）不需要耦合剂（2）温度或者其他材料性能不造成声速变化（3）在紧的辐射取悦和相当薄的样品上的壁厚可以测量。加之，它经常轻松的在部件周围扫描探头来快速查证很多点的厚度，或者在一个区域内寻找*小厚度。在成型模塑料应用中唯一可能的局限性是需要放置一个球在被测件的内部，不能在封闭容器内使用（不管怎样，可以用超声波检测）。这个系统引导操作者进行校准程序，这意味着操作者不需要知道什么是霍尔效应。系统可以测量的范围达10mm(400”)。它可以测量压缩材料，但是球可以压缩材料，*小的球可能应该被使用，当进行这些测量时。在产品使用中，一个操作者可以在几秒钟内扫描一个完整的部件，同时保存几个读数或者扫描*小壁厚。通常这种类型的个体放置在产品区域，被模型设备操作者使用。这个途径允许真实的统计过程控制。

选择测量方法：在两种方法之间的选择没有硬性规定。通常，如果达的刚性件要测量，更好的方法是超声波。当有紧的角落的小的，薄壁（小于0.100”）件需要测量的话，霍尔效应仪器，比如Panametrics - NDT Magna-Mike? 8500更好。大多数吹塑应用更偏爱霍尔效应仪器。大多数吹塑件有形状复杂的部件，相对薄，柔软的壁，还有很难用及其或者超声仪器测量的拐角。霍尔效应仪器不适合与双层吹塑件。通常的，很难在双层件上使用目标球。这些应用更好的方法是超声仪器。*新型号的超声波仪器，像Panametrics - NDT Model 35DL，使得在仪器内储存多个声速和探头设置变得可能，使得测量多个材料变成一个简单的过程。

                         

设备：霍尔效应Magna-Mike Model 8500超声波35, 35DL, 或者25DL Plus配以M116探头被推荐用于薄壁件。对于厚壁件使用25或者25DL型号，配以低频接触式探头（M112,M110或者M109）。温度高于120oF或者50oC的热塑件厚度测量使用延迟探头。

概述：只需要简单的几步就可以快速校准任何类型的仪器是可能的。在霍尔效应仪器的情况下，操作者被仪器的校准程序引导。超声波仪器只需要校准一次，虽然定期检查通常被推荐用于灵活的操作程序。一旦校准，每个仪器都产生精确，可重复的结果/使用者发现相对有机械仪器，采用这种方法操作者的技术是一个较小的因素。校准数据以读数保存，对操作者的工作进行核对。超声波和霍尔效应仪器都提供了数据记录能力。储存数据连同校准信息的能力防止了抄写错误的可能。购买吹塑件的客户越来越多，需要标准的过程控制程序和ISO 9000证明给它们的买主，电子计量方法，结合内部数据存储器越来越流行。