表面粗糙度仪的作原理和仪器缺点

粗糙度仪又叫表面粗糙度仪、表面光洁度仪、表面粗糙度检测仪、粗糙度测量仪、粗糙度计、粗糙度测试仪等多种名称，外研发后来才引内。粗糙度仪测量件表面粗糙度时，将传感器放在件被测表面上，由仪器内的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后入数据采集系统。

作原理

针描法又称触针法。当触针直接在件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏， 触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，把这种移动通过电子装置把信号加以放大， 然后通过零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来。

采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、零表、记录器和电感传感器是轮廓仪的主要件之，其作原理见图2，在传感器测杆的端装有金刚石触针，触针尖 端曲率 半径r很小，测量时将触针搭在件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以定的 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。图3为仪器的作原理主框图。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，于是就输出个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这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:路加到零表上， 以表示触针的位置，路输至直率放大器，放大后推动记录器行记录;另路经滤波和平均表放大 器放大之后，入积分计算器，行积分计算，即可由示表直接读出表面粗糙度Ra值。

图3 传统表面粗糙度测量仪作原理框图零表的作用反映铁芯在差动电感线圈中所处的位置。当铁芯处于差动电感线圈的中间位置时，零表针示出零位，即保证处于电感变化的线性范围之内。所以，在测量之前，调整零表，使其处于零位。经过噪声滤波和波度滤波以后，剩下来的就是与被测表面粗糙度成比例的信号，再经平均表放大器后，所输出的电I与被测表面轮廓各点偏离中线的度y的值成正比，然后经积分器成的积计算，得出Ra值，由零表显示出来。这种仪器适用于测定0.02-10μm的Ra值，其中有少数型号的仪器还可测定更小的参数值，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的件表面测量。测量迅速方便，测值度。

传统表面粗糙度测量仪存在以下几个方面的不足:

(1)测量参数较少，般仅能测出Ra、Rz、Ry等少量参数; (2)测量度较低，测量范围较小，Ra值的范围般为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)测量结果的输出不直观。成上述几个方面不足的主要原因是:系统的可靠性不，模拟信号的误差较大且不便于处理等。