基于太赫兹成像技术测定汽车涂层的厚度和质量

基于太赫兹成像技术测定汽车涂层的厚度和质量

刊名：IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology（英）

刊期：2014年第4期

作者：J.Axel Zeitler

编译：王亮

提出了利用太赫兹脉冲成像技术测量汽车4层涂料的厚度和质量，涂料由金属和非金属制成。当太赫兹波在多层媒质中传播时，采用一维电磁模型与数值拟合相结合的方法，测定折射率、消光系数和单层漆层厚度。这种方法能够将外层涂料厚度控制在18μm，并在单一和多种汽车漆样品中得到了验证。太赫兹测量结果已经作为其它技术测量结果的基准，并应用于汽车制造无损检测（超声和涡电流检测、X射线微机断层扫描和表面轮廓技术），各种技术之间具有很好的一致性，与传统技术相比，其优点是采用非接触的方法，能够通过信息的二维映射技术在空间上解决涂层厚度分布问题。

研究出了测量单层漆层厚度的新方法，这种方法可以测量不同金属和非金属涂层材料的厚度。太赫兹脉冲成像技术与其它方法比较具有更好的准确度。太赫兹脉冲成像技术的优点：①与传统相比，属于非接触式测量；②能够测量各种涂层薄膜与衬底的厚度；③可以测量多层涂层的单层厚度；④能够获得表面厚度分布图，而不是进行单点测量。此外，太赫兹脉冲成像技术还可应用于内漆层厚度测量和干湿度变化监控等方面。

由于太赫兹时域光谱技术有了最新发展，因此扩大了无损检测的应用范围，包括飞机的材料无损评价、药物性能测试和爆炸物检测等。人们正在探索太赫兹技术更广的应用范围，如应用于汽车制造业油漆层无损检测的太赫兹遥感技术。涂装是汽车制造业非常重要的处理工艺，因为漆层不仅能改变车辆的颜色，而且能防紫外辐射、腐蚀、划伤，同时能够防止有毒化学物质造成的损害。

常规测量商用车漆层厚度的方法如磁力计检测、涡电流测量、超声检测等，这些检测都需要测量传感器和汽车表面油漆之间直接接触，且局限于数量有限的采样点，因此在监测车辆表面干燥过程和涂层厚度分布时不能发现涂层缺陷。磁力计和涡电流测量仅可用于金属基材涂层厚度的测量；超声技术能够测量单层涂层厚度；其它技术只能测量涂层的总厚度。