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膜厚計的測量方法有多種，根據測量對象使用合適的裝置。以下五種方法具有代表性。
1、光譜干涉膜厚儀
這是利用光干涉的膜厚計。當光線進入待測物體時，會在薄膜的正面和背面發生反射。這兩個反射光之間存在相移，并且該相移的發生取決于薄膜的厚度。當波同相位重疊時，它們會相互增強，而當它們以相反相位重疊時，它們會相互減弱，因此可以通過測量這種干涉差來測量厚度。
2、紅外膜厚儀
這是利用紅外線被測量對象物吸收的原理的膜厚計。當用紅外線照射待測物體時，根據待測物體的材料和厚度，特定波長的紅外線被吸收。該特性用于根據通過劃分透射光或反射光獲得的光譜來測量薄膜厚度。通過預先測量被測材料的吸收率與膜厚的關系，可以計算出被測材料的膜厚。
3、電磁膜厚計
這是利用磁通密度變化的膜厚計。這是當測量目標形成在磁性金屬表面上時使用的測量方法，磁通量是利用密度變化這一事實的。但只有當被測物體與金屬接觸時才能使用，且被測物體不是金屬。
4.渦流膜厚計
渦流膜厚計利用線圈產生的磁通量的變化來測量被測物體的厚度。通電的線圈周圍會產生磁通，當線圈靠近被測量物時，磁通會根據被測量物的厚度而變化。通過檢測該磁通量的變化來測量被測物體的厚度。
5、超聲波膜厚計
超聲波膜厚計是利用超聲波反射的膜厚計。當超聲波從被測物體的表面發射時，它會穿過物體的內部并從背面反射。可以根據反射發生所需的時間來測量厚度。
例如，在測量玻璃等透明薄膜的厚度時，使用使用寬帶光的分光干涉膜厚計或使用紅外光的紅外膜厚計。另一方面，這些類型的膜厚計不能用于不透光的材料，例如金屬。
測量金屬電鍍等薄膜時，使用利用磁通量變化的電磁式膜厚計和利用渦流的渦流式膜厚計。此外，如果難以觸摸被測物體，也可使用超聲波涂層測厚儀等非接觸式涂層測厚儀。
