表面粗糙度測量方法簡介

在實際測量中,常會遇到深孔,盲孔.凹槽,內(nèi)螺紋等既不能使用儀器直接測量,也不能使用樣板比較的表面.這是常用印模法.印摸法是利用一些無流動性和彈性的塑性材料（如石蠟等）貼合在 被測表面上.將被測表面的輪廓復(fù)制成模.然后測量印模,從而來評定被測表面的粗糙度.

將表面粗糙度比較樣塊（簡稱樣塊）根據(jù)視覺和觸覺與被測表面比較，判斷被測表面粗糙度相當于那一數(shù)值，或測量其反射光強變化來評定表面粗糙度(見激光測長技術(shù))。樣塊是一套具有平面或圓柱表面的金屬塊，表面經(jīng)磨、車、鏜、銑、刨等切削加工，電鑄或其他鑄造工藝等加工而具有不同的表面粗糙度。有時可直接從工件中選出樣品經(jīng)過測量并評定合格后作為樣塊。利用樣塊根據(jù)視覺和觸覺評定表面粗糙度的方法雖然簡便，但會受到主觀因素影響，常不能得出正確的表面粗糙度數(shù)值。

利用針尖曲率半徑為 2微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大、濾波、計算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記錄器記錄被測截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測量工具稱為表面粗糙度測量儀，同時能記錄表面輪廓曲線的稱為表面粗糙度輪廓儀（簡稱輪廓儀。這兩種測量工具都有電子計算電路或電子計算機，它能自動計算出輪廓算術(shù)平均偏差Rα，微觀不平度十點高度RZ，輪廓最大高度Ry和其他多種評定參數(shù)，測量效率高，適用于測量Rα為0.025～6.3微米的表面粗糙度。

利用光波干涉原理 (見平晶、激光測長技術(shù))將被測表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數(shù)高 （可達500倍）的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進行測量，以得出被測表面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗糙度測量工具稱為干涉顯微鏡。這種方法適用于測量Rz和Ry為 0.025～0.8微米的表面粗糙度。

光線通過狹縫后形成的光帶投射到被測表面上，以它與被測表面的交線所形成的輪廓曲線來測量表面粗糙度（圖1）。由光源射出的光經(jīng)聚光鏡、狹縫、物鏡1后，以45°的傾斜角將狹縫投影到被測表面，形成被測表面的截面輪廓圖形，然后通過物鏡 2將此圖形放大后投射到分劃板上。利用測微目鏡和讀數(shù)鼓輪（圖1中未示）先讀出h值，計算后得到H 值。應(yīng)用此法的表面粗糙度測量工具稱為光切顯微鏡。它適用于測量RZ和Ry為0.8～100微米的表面粗糙度，需要人工取點，測量效率低。2100433B

表面粗糙度測量儀硬件改進

傳統(tǒng)的表面粗糙度測量儀由傳感器、驅(qū)動器、指零表、記錄器和工作臺等主要部件組成，從輸入到輸出全過程均為模擬信號。而在傳統(tǒng)的表面粗糙度測量儀的基礎(chǔ)上，采用計算機系統(tǒng)對其進行改進后，通過 模- 數(shù)轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入計算機進行處理，使得儀器在測量參數(shù)的數(shù)量、測量精度、測量方式 的靈活性、測量結(jié)果輸出的直觀性等方面有了極大的提高。

表面粗糙度測量儀軟件改進

軟件的結(jié)構(gòu)如下：(1) 測量條件設(shè)置模塊：完成測量條件的設(shè)置，如垂直放大倍數(shù)的選取、取樣長度及行程長度的選取 等。(2) 測量控制模塊：該模塊實時監(jiān)測傳感器與工件的相對位置，控制傳感器橫向和縱向的運動。(3) 參數(shù)處理模塊：對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波（高斯濾波，2RCL 濾波等）求中線后進行參數(shù) 的計算。 (4) 結(jié)果顯示：將計算得到的粗糙度參數(shù)顯示出來，并繪制波形曲線。(5) 文件操作模塊：實現(xiàn)將數(shù)據(jù)寫入用戶指定的磁盤位置，以及將歷史數(shù)據(jù)調(diào)出并可重新進行數(shù) 據(jù)處理的功能。(6) 打印輸出模塊：可設(shè)置工件名稱、操作者姓名、日期，選擇需要打印的參數(shù)及波形名稱，即 可生產(chǎn)檢定報告單，并可以打印輸出 。

表面粗糙度的測量方法基本上可分為接觸式測量 和非接觸式測量兩類。在接觸式測量中主要有比較法、印模法、觸針法等；非接觸測量方式中常用的有光切法、實時全息法、散斑法、像散測定法、光外差法、 AFM、光學(xué)傳感器法等。

觸針式表面粗糙度測量儀是最常用、最方便、 最可靠的表面粗糙度測量儀，并且一直是各國國家標準及國際標準制定的依據(jù)。根據(jù)傳感器的不同原理，觸針式粗糙度儀可分為電感式、壓電式、光電式、 激光式和光柵式等，還可以分為有導(dǎo)頭式和無導(dǎo)頭式。導(dǎo)頭式粗糙度儀僅限用于測量表面粗糙度，而無導(dǎo)頭式粗糙度儀除可用于測量表面粗糙度外，還可用于 測量表面波紋度和表面幾何形狀。

中文名稱

表面粗糙度測量儀器

英文名稱

surface roughness measuring instrument

定　　義

測量工件表面粗糙程度的儀器。

應(yīng)用學(xué)科

機械工程（一級學(xué)科），量具與量儀（二級學(xué)科），量儀（三級學(xué)科）