基材厚度、曲率與邊緣：讓讀數失真的三類幾何因素

一句話結論

測厚儀在標準試塊上的表現不代表在工件上的表現。基材厚度、曲率、邊緣距離、表面粗糙度會系統性地改變讀數 —— 方向可預測，但無法靠儀器校準消除。

① 基材厚度：存在一個下限

磁性法依賴基材對磁場的響應。當基材厚度不足時，磁場會穿透到基材背面，探頭「看到」的有效基材變薄，讀數隨之偏小。渦流法同理：基材薄於渦流有效穿透深度時，讀數同樣偏低。

廠家參數列中的「最小基體厚度」就是這條下限。工程做法是：如果被測件薄於該值，需要把若干片同材質薄板疊合到超過臨界厚度後再測，或改用其他原理。

② 曲率：凸面偏大、凹面偏小

曲面上的問題來自接觸幾何：

• 凸面（如管線外壁、軸）：探頭端面只有中心點接觸，邊緣翹起，等效於增加了探頭與基材的距離 → 讀數偏大；
• 凹面（如管線內壁、容器內壁）：探頭邊緣先接觸、中心懸空 → 讀數偏小；
• 偏差幅度隨曲率半徑減小而增大。在細管、小圓柱上偏差可達百分之幾。

對策有兩種：一是選用小直徑/微型探頭以減小跨距；二是在同一曲率的標準試件上做曲率修正校準。ASTM D7091-22 建議在工件曲率接近的試件上完成調整。

③ 邊緣效應：距離不夠就不該測

在工件邊緣附近，磁場或渦流的分佈不再對稱，讀數會隨位置劇烈變化。工程做法是保持探頭邊緣與工件邊緣的距離不小於 2-3 倍探頭直徑。

確實必須在邊緣或焊道附近量測時（SSPC-PA 2 附錄 6 專門討論邊緣塗層厚度），應使用小直徑探頭並在報告中註明測點位置。

④ 順帶一提：表面粗糙度

噴砂處理後的鋼材表面存在峰谷。探頭在峰頂接觸，等效於在塗層之外又加了一層空氣，讀數偏大。ISO 19840 與 SSPC-PA 2 都要求用同粗糙度的未塗裝基材做零點修正（即基體讀數 BMR 修正），再量測塗層。

四類因素速查

在 Dongru 產品線上的對應機型

Dongru 的參數列中給出了各機型的最小基體厚度、最小量測面積與最小曲率要求（可在產品參數總表中查詢）。對於大量程機型如 DR15A（100μm-15mm），曲面與粗糙面的影響更需重視，建議先用同工況試件驗證。

常見誤解

• ❌ 「儀器在標準片上準，在工件上就一定準」 —— 標準片通常貼在平整厚試塊上，恰好避開了全部四類幾何問題。
• ❌ 「在管線上多點測取平均可以抵消曲率影響」 —— 曲率帶來的是同向系統偏差，取平均不能消除。
• ❌ 「邊緣讀數跳變是儀器壞了」 —— 這是邊緣效應的正常表現，離開邊緣即恢復。