微观表面形貌检测方法及其发展-论文.pdf

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1、开发与研究微观表面形貌检测方法及其发展湖北工业大学机械工程学院夏阳黄进凡摘要：零件表面的微观几何形貌在很大程度上影响现。1929年G．Schmalz根据光学放大原理研制的表面接着它的使用性能。本文论述了微观表面形貌检测方法的触式轮廓记录仪]，垂直放大率为100倍。随后出现了发展历史，分析了接触式和非接触式测量表面形貌的特一些机械触针法实现信号转换的表面特征记录仪。1930点，重点阐述了常见的光学测量方法，并对其进行了比年人们开始在图样上提出加工条件要求的符号，对表面较。并重点分析了光学干涉法、触针法的基本特点。加工质量进行分类控制。如德国标准DIN140等。1935关键词：微观

2、表面形貌；非接触测量；接触式测量；干年开始，英国Taylor—Hobson公司的Reason等人系统涉法地研究了表面粗糙度的特性和触针法的测量原理。19420引言年投入商品生产，其第一台触针式仪器仍然是当今各类随着工业生产的发展和科学技术的进步，人们对于触针式表面轮廓仪的基本形式]。1936年E．J．Albott机械产品表面质量的要求越来越高。微观表面形貌反映研制了第一台车间用表面轮廓仪，垂直放大倍率为5了工件表面质量的许多信息。大量研究表明，表面形貌万倍，并能测得评定参数大小。1942年R．E．Reason成不仅直接影响零件的耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳能力、密功研制了系列Tal

3、ysurf触针式表面轮廓仪，这在粗糙封性能以及外表镀层和美观等，而且还对设备的工作性度测量史上具有重要的意义。从此轮廓仪进入表面特征能、装配质量、使用寿命、振动及噪声等有很大影响⋯，国测量领域，接触式测量方法在表面形貌测量得到迅速发内外很多学者在微观表面形貌检测方面做了大量研究工展，占领了主导地位。作。依据测量原理的不同，表面形貌测量技术主要可分接触式测量就是测量装置的探测部分直接接触被测为：接触式测量方法、光学测量方法及非光学式扫描显微表面，能够直观地反映被测表面的信息，接触式测量方法镜法。由于计算能力、速度和图像、数据处理技术的不断主要是触针法、比较法、印模法]。提高，表面

4、微观形貌的测量从传统的机械触针式测量已触针法又称针描法，图1所示为常用的电感触针式发展到今天的利用各种原理实现的非接触式测量。目前传感器，其测量范围一般为±100um或±300um，分辨率的非接触式形貌测量方法所依据的原理主要是光、声、电取决于电路系统的放大倍率和数据采集系统的分辨率。或其结合，其中光学方法在非接触式形貌测量中的应用它是将一个很尖的触针(半径可以做到微米量级的金刚最为广泛。石针尖)垂直安置在被测表面上作横向移动。将触针垂1接触式测量方法直起伏运动的微小位移通过电路转换成电信号并加以放2O世纪2O年代第一台用于表面形貌测量的仪器出大和运算处理，就可以得到工作表面粗

5、糙度参数值。触(5)超声波流量计采用多脉冲、宽频带信号，具有一(8)流量计装于管线高点，气泡积聚形成不满管现定抗电磁干扰能力，但在安装现场存在高频，特别是变频象，易造成测量值偏高。干扰源时不能完全正常工作。探头信号电缆过长会使信(9)流量计转换器内的特征系数与出厂校准值不符，号衰减，一般不宜超过200m，且应使用特定阻抗的同轴如AB值不相等，可造成运行不稳定。电缆，专用端头，中间不能有接头。6结束语(6)超声耦合剂尽量使用导声性能好、不易混入气体使用插入式在线流量计及便携式流量计检测供水流的粘性物质，如水玻璃、凡士林等，但要防止其缓慢干枯量时需要对环境的整体考虑，它不单纯是屏幕

6、数字的显失效。示。计量人员要缜密考虑每一个检测因素，定期检查，按(7)由于在线超声波流量计无温度补偿装置，在气温期校准，才能将误差率降到最低，最大限度地提高其测量变化显著时，可造成流量计1左右的波动，因此，应加强准确度。气温变化大时的比对校准次数，减少气温变化的影响。(收稿日期：2014—05—23)塑奎垫竺!苎篁塑■开发与研究针法还有压电式、感应式等其它形式。经过几十年的后大部分非接触式光学轮廓仪在2O世纪8O年代后研制充分发展，其垂直分辨力最高可达到几纳米，以其稳定、和开发出来。可靠的特点被广泛应用。研究表明，非接触式测量方法具有非接触、无损伤、快速、测量精度高、易于实现在

7、线测量、响应速度快等优点。光学法测量表面粗糙度以被测表面的光学效应为基础，其测量系统一般为反射式配置，主要方法为光学探针法、散射光强对比法、干涉显微镜法及白光扫描法等。与光学方法不同，非光学式扫描显微镜法没有光学物镜，图像观察不是通过光学表面，而是通过计算机图像监视器被测表面或CTR显示器。2．1光学探针法图1电感触针式传感器原理图光学探针法在原理上类似机械探针式测量方法，探比较法将被测表面对照粗糙度样板，用手摸靠感觉针改用聚焦光束，因而可实现非接触测量。光触针式测来判断被加工表面的粗糙度，