表面粗糙度測量儀

電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一，在傳感器測杆的一端裝有金剛石觸針，觸針尖端曲率半徑很小，測量時將觸針搭在工件上，與被測表面垂直接觸，利用驅動器以一定的速度拖動傳感 器。由於被測表面輪廓峯谷起伏，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。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，於是就輸出一個和觸針上下的位移量成正比的信號，經電子裝置將這一微弱電量的變化 放大、相敏檢波後，獲得能表示觸針位移量大小和方向的信號。此後，將信號分成三路：一路加到指零表上， 以表示觸針的位置，一路輸至直流功率放大器，放大後推動記錄器進行記錄；另一路經濾波和平均表放大器 放大之後，進入積分計算器，進行積分計算，即可由指示表直接讀出表面粗糙度Ra值。 ^[3] 

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、光學傳感器法等。 ^[1] 

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，並且一直是各國國家標準及國際標準制定的依據。根據傳感器的不同原理，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，還可以分為有導頭式和無導頭式。導頭式粗糙度儀僅限用於測量表面粗糙度，而無導頭式粗糙度儀除可用於測量表面粗糙度外，還可用於 測量表面波紋度和表面幾何形狀。 ^[2] 

軟件處理部分主要有兩個模塊，分別是數據處理模塊和文件處理模塊。在數據處理模塊中主要論述了表面粗糙度的參數和圖形、輪廓評定基準線和數字濾波器設計的算法，最後利用定標算法、誤差分析，對錶面粗糙度測量系統做出綜合評價。在文件處理模塊中主要介紹了對數據文件的打開、保存、打印以及圖形的處理。 ^[2] 

硬件部分則由傳感器、驅動器、指零表、記錄器和工作台等主要部件組成。

主要存在以下幾個方面的不足: 1）測量參數較少,一般僅能測出Ra 、Rz 、Ry 等少量參數； 2）測量精度較低,測量範圍較小，Ra值的範圍一般為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） 測量參數的處理速度慢，輸出不直觀。

造成上述幾個方面不足的主要原因是：系統的可靠性不高，模擬信號的誤差 較大且不便於處理，計算機數據處理能力弱，算法不夠簡單有效 ^[3] 

傳統的表面粗糙度測量儀由傳感器、驅動器、指零表、記錄器和工作台等主要部件組成，從輸入到輸出全過程均為模擬信號。而在傳統的表面粗糙度測量儀的基礎上，採用計算機系統對其進行改進後，通過 模- 數轉換將模擬量轉換為數字量送入計算機進行處理，使得儀器在測量參數的數量、測量精度、測量方式 的靈活性、測量結果輸出的直觀性等方面有了極大的提高。 ^[3] 

軟件的結構如下：(1) 測量條件設置模塊：完成測量條件的設置，如垂直放大倍數的選取、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) 參數處理模塊：對採集的數據進行數字濾波（高斯濾波，2RCL 濾波等）求中線後進行參數 的計算。 (4) 結果顯示：將計算得到的粗糙度參數顯示出來，並繪製波形曲線。(5) 文件操作模塊：實現將數據寫入用户指定的磁盤位置，以及將歷史數據調出並可重新進行數 據處理的功能。(6) 打印輸出模塊：可設置工件名稱、操作者姓名、日期，選擇需要打印的參數及波形名稱，即 可生產檢定報告單，並可以打印輸出 ^[2]  。

評價粗糙度參數的根據是粗糙度輪廓，是對原始輪廓用一個輪廓濾波器，抑制掉長波成份而得到。

是輪廓偏離平均線的算術平均，並且是在一個取樣長度內定義的。 影響濾波數據的因素有：1、取樣長度和評定長度的選用:取樣長度是用於判別具有表面粗糙度特性的一段基準線長度。 評定長度是用於評定粗糙度時必須取一段能

反映加工表面粗糙度特性的最小長度。2、濾波器的高、低通取樣長度和帶寬比的選用也對測量結果有着十分重要的影響。取樣波長是表面形貌測量時，儀器響應的表面特性（ 表面波長） 的最長間距，其範圍通常是 0.08mm～ 8mm。 ^[4]