表面粗糙度测量仪

表面粗糙度测量仪
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分类
表面粗糙度的测量方法基本上可分为接触式测量 和非接触式测量两类。在接触式测量中主要有比较法、印模法、触针法等；非接触测量方式中常用的有光切法、实时全息法、散斑法、像散测定法、光外差法、 AFM、光学传感器法等。 
触针式表面粗糙度测量仪是最常用、最方便、 最可靠的表面粗糙度测量仪，并且一直是各国国家标准及国际标准制定的依据。根据传感器的不同原理，触针式粗糙度仪可分为电感式、压电式、光电式、 激光式和光栅式等，还可以分为有导头式和无导头式。导头式粗糙度仪仅限用于测量表面粗糙度，而无导头式粗糙度仪除可用于测量表面粗糙度外，还可用于 测量表面波纹度和表面几何形状。 
组成
软件处理部分主要有两个模块，分别是数据处理模块和文件处理模块。在数据处理模块中主要论述了表面粗糙度的参数和图形、轮廓评定基准线和数字滤波器设计的算法，最后利用定标算法、误差分析，对表面粗糙度测量系统做出综合评价。在文件处理模块中主要介绍了对数据文件的打开、保存、打印以及图形的处理。 
硬件部分则由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成。
缺点
主要存在以下几个方面的不足: 1）测量参数较少,一般仅能测出Ra 、Rz 、Ry 等少量参数； 2）测量精度较低,测量范围较小，Ra值的范围一般为0.02~10µm左右；3）测量方式不灵活，例如评定长度的选取，滤波器的选择等；4） 测量参数的处理速度慢，输出不直观。
造成上述几个方面不足的主要原因是：系统的可靠性不高，模拟信号的误差 较大且不便于处理，计算机数据处理能力弱，算法不够简单有效 
工作原理
电感传感器是轮廓仪的主要部件之一，在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径很小，测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感 器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触状在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经支点使磁芯同步地 上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电感量发生变化。传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的，线圈电感量的变化 使电桥失去平衡，于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这一微弱电量的变化 放大、相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信号。此后，将信号分成三路：一路加到指零表上， 以表示触针的位置，一路输至直流功率放大器，放大后推动记录器进行记录；另一路经滤波和平均表放大器 放大之后，进入积分计算器，进行积分计算，即可由指示表直接读出表面粗糙度Ra值。 
改进
硬件改进
传统的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成，从输入到输出全过程均为模拟信号。而在传统的表面粗糙度测量仪的基础上，采用计算机系统对其进行改进后，通过 模- 数转换将模拟量转换为数字量送入计算机进行处理，使得仪器在测量参数的数量、测量精度、测量方式 的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极大的提高。 
软件改进
软件的结构如下：(1) 测量条件设置模块：完成测量条件的设置，如垂直放大倍数的选取、取样长度及行程长度的选取 等。(2) 测量控制模块：该模块实时监测传感器与工件的相对位置，控制传感器横向和纵向的运动。(3) 参数处理模块：对采集的数据进行数字滤波（高斯滤波，2RCL 滤波等）求中线后进行参数 的计算。 (4) 结果显示：将计算得到的粗糙度参数显示出来，并绘制波形曲线。(5) 文件操作模块：实现将数据写入用户指定的磁盘位置，以及将历史数据调出并可重新进行数 据处理的功能。(6) 打印输出模块：可设置工件名称、操作者姓名、日期，选择需要打印的参数及波形名称，即 可生产检定报告单，并可以打印输出 
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误差影响
评价粗糙度参数的根据是粗糙度轮廓，是对原始轮廓用一个轮廓滤波器，抑制掉长波成份而得到。
是轮廓偏离平均线的算术平均，并且是在一个取样长度内定义的。 影响滤波数据的因素有：1、取样长度和评定长度的选用:取样长度是用于判别具有表面粗糙度特性的一段基准线长度。 评定长度是用于评定粗糙度时必须取一段能
反映加工表面粗糙度特性的最小长度。2、滤波器的高、低通取样长度和带宽比的选用也对测量结果有着十分重要的影响。取样波长是表面形貌测量时，仪器响应的表面特性（ 表面波长） 的最长间距，其范围通常是 0.08mm～ 8mm。 

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