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表面粗糙度测量仪的工作原理

来源:时间:2016-10-15点击:0次

 

表面粗糙度测量仪,一般用针描法又称触针法。当触针直接在工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,把这种移通过电子装置把信号加以放大,然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来。

仪器的工作原理  采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成,见图1。


电感传感器是轮廓仪的主要部件之一,其工作原理见图2,在传感器测杆的一端装有金刚石触针,触针尖端曲率半径r很小,测量时将触针搭在工件上,与被测表面垂直接触,利用驱动器以一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为仪器的工作原理主框图。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,于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号,经电子装置将这一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:一路加到指零表上,以表示触针的位置,一路输至直流功率放大器,放大后推动记录器进行记录;另一路经滤波和平均表放大器放大之后,进入积分计算器,进行积分计算,即可由指示表直接读出表面粗糙度Ra值。 


指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,指零表指针指示出零位,即保证处于电感变化的线性范围之内。所以,在测量之前,必须调整指零表,使其处于零位。噪声滤波的目的在于剔除一些干扰信号,如电气元件的噪声所引起的虚假信号。大量的测试表明,高于400Hz的信号即不是被测表面粗糙度所引的信号,必须从总信号中加以剔除。所以噪声滤波器是一种低通(低频能通过)滤波器,它使400Hz以下的低频信号顺利通过,而将400Hz以上的高频信号迅速衰减,从而达到滤波的目的。波度滤波的目的则是用以滤掉距大于取样长度的波度,因此它是一个高通(高频能通过)滤波器,使表面粗糙度所引起的高频(相对于波度引起的低频而言)信号能自由通过。  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,所输出的电流I与被测表面轮廓各点偏离中线的高度y的绝对值成正比,然

后经积分器完成dxy1 0的积计算,得出Ra值,由指零表显示出来。  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、球面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。测量迅速方便,测值精度高。