第33卷，第1期 2013年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
积分光谱法测量塑料薄膜厚度研究
邱超，孙晓刚
哈尔滨工业大学仪器科学与技术学科，黑龙江哈尔滨150001
Vol.33,No.1+pp163-166
January2013
摘要在谱带朗伯定律概念的基础上，通过分析光束在透过塑料薄膜时光强所发生的变化，提出了谱带积分透过率定义并建立基于谱带积分透过率的薄膜厚度测量模型。采用不同厚度的聚丙烯薄膜作为实验对象，使用光谱仪测量了其光谱透过率。按上述模型拟合了薄膜厚度与谱带积分透过率关系式。使用500K理想黑体，分析了基于此方法研制新型宽谱带塑料薄膜厚度在线检测装置的可行性。实验结果表明：使用积分光谱法可以较高精度的测量塑料薄膜厚度。基于此方法研制的塑料薄膜厚度在线检测装置，有望解决使用
双单色光对比法测薄膜厚度时存在的准确性低、通用性差的间题。关键词塑料薄膜；厚度测量；积分光谱；朗伯定律
中图分类号：O657.3；TQ325文献标识码：A
引言
塑料薄膜是一种重要的高分子化学材料。随着石油化学工业和塑料加工工业的发展，塑料薄膜的生产、应用也获得了很大的发展，并在农业、包装、化工、国防和人们生活等方面扮演了越来越重要的角色34)，在塑料薄膜众多工业性能要求当中，厚度是衡量其质量的主要技术指标。塑料薄膜厚度不仅涉及到生产工厂的成本，还会影响其拉伸强度、阻隔性等实际应用效果，因此，塑料薄膜厚度在线检测一直是人们关心的重要间题。国内外较为先进的塑料薄膜厚度在线测量方法是红外透射法。它克服了以往采用的射线衰减测量方法辐射污染、造价昂费等缺点，以及其他测量方法[-9精度低、响应慢、易受环境因索影响等缺点。目前，红外透射法普遍采用双单色红外光对比方案。其基本方法是将通过滤光片[0]或LED光源在调制电路控制下[11]获得的测量波长单色光脉冲和测量参比波长单色光脉冲交替地照射塑料薄膜。光束透过薄膜后，根据两种单色光脉冲强度获得塑料薄膜的厚度值。由于两束单色光脉冲交替照射在薄膜上，存在一定的时差，而通常工业生产线中的薄膜高速运行生产，因此两束单色光并非真正照射在同一区域，这样就降低了薄膜厚度测量的准确性。此外，通常塑料薄膜生产线不止生产一种型号的薄膜，更换薄膜生产类型时，由于不同薄膜其组成的有机化合物基团结构不同，光束透过薄膜后的衰减
收稿日期：2012-06-26，修订日期：2012-09-20 基金项目：国家自然科学基金项目(61071036)资助
作者简介：邱超，1985年生，哈尔滨工业大学博土研究生
·通讯联系人
万方数据
e-mail;sxg@hit.edu.cn
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)01-0163-04
情况不同3]。这不仅会造成测量不同型号薄膜时需要更换滤光片或LED光源调制电路，操作紫、成本高，而且有可能出现无对应滤光片或LED光源调制困难进面无法检测某些型号塑料薄膜的情况。因此双单色光对比法还存在通用性差的问题。
针对应用双单色光对比法在线测量塑料薄膜厚度时存在的上述间题，本工作采用积分光谱法的思想，引入谱带朗伯定律的概念，建立了基于积分光谱法的塑料薄膜厚度测量模型，通过研究塑料薄膜光谱透过率，提出了一种塑料薄膜厚度宽谱带测量方法，为基于此方法研制新型宽谱带红外塑料薄膜厚度在线检测装置莫定了理论基础。
理论原理 1.1谱带朗伯定律
根据朗伯定律，波长为入，光强为Is的单色平行光束在介质内传播距离为t的路程后，由于介质对人射光的吸收和散射作用，透射光的光强将减弱。透射光强I可以表示为
I, = Ia e%
(1)
式(1)中α(a)为介质的消光系数，
对于在光谱带入；～入：之内的入射光，对式(1)积分，可得
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e-mail;whbqc2003@126.com
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(2)