表面粗糙度儀的工作
表面質量的特性是零件zui重要的特性之一，在計量科學中表面質量的檢測具有重要的地位。zui早人們是用標準樣件或樣塊，通過肉眼觀察或用手觸摸，對表面粗糙度做出定性的綜合評定。1929年德國的施馬爾茨（g.schmalz）首先對表面微觀不平度的深度進行了定量測量。1936年美國的艾卜特（e.j.abbott）研制成功*臺車間用的測量表面粗糙度的輪廓儀。1940年英國taylor-hobson公司研制成功表面粗糙度測量儀“泰呂塞夫（talysurf）”。以后，各國又相繼研制出多種測量表面粗糙度的儀器。目前，測量表面粗糙度常用的方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法和印模法等，而測量迅速方便、測值精度較高、應用zui為廣泛的就是采用針描法原理的表面粗糙度測量儀。本文將詳細討論表面粗糙度測量儀的原理及其改進方案。1?傳統表面粗糙度測量儀的工作原理1.1針描法針描法又稱觸針法。當觸針直接在工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，把這種移通過電子裝置把信號加以放大，然后通過指零表或其它輸出裝置將有關粗糙度的數據或圖形輸出來。1.2儀器的工作原理采用針描法原理的表面粗糙度測量儀由傳感器、驅動器、指零表、記錄器和工作臺等主要部件組成。電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一，其工作原理見圖2，在傳感器測桿的一端裝有金剛石觸針，觸針曲率半徑r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為儀器的工作原理主框圖。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：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，放大后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后，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。指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，指零表指針指示出零位，即保證處于電感變化的線性范圍之內。所以，在測量之前，必須調整指零表，使其處于零位。噪聲濾波的目的在于剔除一些干擾信號，如電氣元件的噪聲所引起的虛假信號。大量的測試表明，高于400hz的信號即不是被測表面粗糙度所引的信號，必須從總信號中加以剔除。所以噪聲濾波器是一種低通（低頻能通過）濾波器，它使400hz以下的低頻信號順利通過，而將400hz以上的高頻信號迅速衰減，從而達到濾波的目的。
