表面粗糙度儀的作原理和儀器缺點

粗糙度儀又叫表面粗糙度儀、表面光潔度儀、表面粗糙度檢測儀、粗糙度測量儀、粗糙度計、粗糙度測試儀等多種名稱，外研發后來才引內。粗糙度儀測量件表面粗糙度時，將傳感器放在件被測表面上，由儀器內的驅動機構帶動傳感器沿被測表面做等速滑行，傳感器通過內置的銳利觸針感受被測表面的粗糙度，此時件被測表面的粗糙度引起觸針產生位移，該位移使傳感器電感線圈的電感量發生變化，從而在相敏整器的輸出端產生與被測表面粗糙度成比例的模擬信號，該信號經過放大及電平轉換之后入數據采集系統。

作原理

針描法又稱觸針法。當觸針直接在件被測表面上輕輕劃過時，由于被測表面輪廓峰谷起伏， 觸針將在垂直于被測輪廓表面方向上產生上下移動，把這種移動通過電子裝置把信號加以放大， 然后通過零表或其它輸出裝置將有關粗糙度的數據或圖形輸出來。

采用針描法原理的表面粗糙度測量儀由傳感器、驅動器、零表、記錄器和電感傳感器是輪廓儀的主要件之，其作原理見圖2，在傳感器測桿的端裝有金剛石觸針，觸針尖 端曲率 半徑r很小，測量時將觸針搭在件上，與被測表面垂直接觸，利用驅動器以定的 速度拖動傳感器。由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸狀在被測表面滑行時，將產生上下移動。此運動經支點使磁芯同步地上下運動，從而使包圍在磁芯外面的兩個差動電感線圈的電感量發生變化。圖3為儀器的作原理主框圖。傳感器的線圈與測量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失 去平衡，于是就輸出個和觸針上下的位移量成正比的信號，經電子裝置將這微弱電量的變化放大、 相敏檢波后，獲得能表示觸針位移量大小和方向的信號。此后，將信號分成三路:路加到零表上， 以表示觸針的位置，路輸至直率放大器，放大后推動記錄器行記錄;另路經濾波和平均表放大 器放大之后，入積分計算器，行積分計算，即可由示表直接讀出表面粗糙度Ra值。

圖3 傳統表面粗糙度測量儀作原理框圖零表的作用反映鐵芯在差動電感線圈中所處的位置。當鐵芯處于差動電感線圈的中間位置時，零表針示出零位，即保證處于電感變化的線性范圍之內。所以，在測量之前，調整零表，使其處于零位。經過噪聲濾波和波度濾波以后，剩下來的就是與被測表面粗糙度成比例的信號，再經平均表放大器后，所輸出的電I與被測表面輪廓各點偏離中線的度y的值成正比，然后經積分器成的積計算，得出Ra值，由零表顯示出來。這種儀器適用于測定0.02-10μm的Ra值，其中有少數型號的儀器還可測定更小的參數值，儀器配有各種附件，以適應平面、內外圓柱面、圓錐面、面、曲面、以及小孔、溝槽等形狀的件表面測量。測量迅速方便，測值度。

傳統表面粗糙度測量儀存在以下幾個方面的不足:

(1)測量參數較少，般僅能測出Ra、Rz、Ry等少量參數; (2)測量度較低，測量范圍較小，Ra值的范圍般為0.02-10μm左右; (3)測量方式不靈活，例如:評定長度的選取，濾波器的選擇等; (4)測量結果的輸出不直觀。成上述幾個方面不足的主要原因是:系統的可靠性不，模擬信號的誤差較大且不便于處理等。