地表粗糙度的测量方法及对

实验二 表面粗糙度测量表面粗糙度的测量方法常用的有光切法,光波干涉法及针触法等.工厂的车间中常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模，从而确定被测工件的表面粗糙度级别的印模法。

实验目的1. 建立对表面粗糙度评定的感性知识；2. 学习用双管显微镜（光切法）和干涉显微镜（干涉法）及电动式轮廓仪（针描法）测量表面粗糙度的方法。

实验2-1 用双管显微镜测量表面粗糙度Rz 值一、测量原理及计量器具说明参看图2-1，微观不平度十点高度Rz 是在取样长度l 内，从平行于轮廓中线m 的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五个最低点（谷）之间的平均距离，即 135********Z (h +h +h +h +h )(h +h +h +h +h )R =5图2-1图2-2双管显微镜能检测1-80μm的表面粗糙度的Rz值。

双管显微镜的外形如图2-2所示。

它有1-光源；2-立柱；3-锁紧螺钉；4-微调手轮；5-横臂；6-升降螺母； 7-底座；8-纵向千分尺9-工作台固紧螺钉；10-横向千分尺；11-工作台；12-物镜组；13-手柄；14-壳体；15-测微鼓轮；16-目镜；17-照相机安装孔等部分组成。

双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示，被测表面为P1、P2阶梯表面，当一平行光束从45°方向投射到阶梯表面上时，就被折成S1和S2两段。

从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大象S1ˊ和S2ˊ。

同样，S1和S2之间的距离h也被放大为S1ˊ和S2ˊ之间的距离h1ˊ。

通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。

图4为双管显微镜的光学系统图。

由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4，以45°方向投射到被测工件表面上。

调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到不平的光带（图5b）。

地表粗糙度的常用计算方法及其在风蚀研究中的应用2.1 粗糙度概念的推导牛顿摩擦定律描述流体层流运动，粘性应力τ与垂直速度梯度成正比，即： dy du μτ= (2.1) 式中μ为动力黏性系数。

流动方式为湍流时，包括粘性力以及由于界面粗糙元的阻碍作用而产生的切应力，称为湍流剪应力；湍流剪应力通常比粘性应力大几个量级，因而对于湍流常忽略粘性应力而只考虑占主导的湍流应力的作用，湍流应力为：2*u ρτ= (2.2)对于固体表面的流体流动，Prandtl 通过量纲分析原理，给出另一种表达式，(2.1)式积分可得c y/u +=μτ。

代入(2.2)并利用边界条件 0=y 、0=u 得 0=c ，于是有： ⎪⎭⎫ ⎝⎛=v yu f u u ** (2.3) 其中，v 由v ρμ=定义，表示运动粘性系数；f 为v yu /*的普适函数。

在流体运动的粘性底层（11/*≤v yu ）上式满足νν/yu =）/yu （f **即层流运动的式（2.3）；在距界面较远或摩阻速度较大处（80) /v yu (f *>），流体为充分发展的湍流时运动决定于摩阻速度*u 和高度y ，于是可得： y u C dy du *= (2.4) C 写作κ/1，并积分上式得到: c y u u +=ln 1*κ (2.5)自然对数符号里的数值应是无量纲的，从量纲分析原理认为y 可由无量纲量或雷诺数来替代，例如用湍流雷诺数v yu /*代替，就成为满足层流运动的对数速度分布关系式：1**ln 1c v yu u u +=νκ (2.6) 对于湍流,用粗糙元高度0y 、附面层厚度δ或管半径R 与高度y 之比来表示，就可得到如下关系式： 4*3*20*ln 1ln 1ln 1c R y u u c y u u c y y u u +=+=+=κδκκ (2.7)基于这些发展了应用到各种植被覆盖地表和草方格等防沙工程及城市地表等粗糙面的关系式： )(,ln 1u u 50*H y c y d y ≥+-=κ (2.8)H 为植株或建筑群冠层高度。

dem计算粗糙度摘要：1.概述：介绍DEM计算粗糙度的意义和背景2.方法：详述DEM计算粗糙度的具体步骤和方法3.应用：阐述DEM计算粗糙度在实际工程中的应用场景4.案例：提供一个DEM计算粗糙度的实际案例分析5.总结：总结DEM计算粗糙度的优势和局限性正文：近年来，数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）在地理信息系统（GIS）领域得到了广泛的应用。

DEM反映了地球表面的地形起伏，对于地形粗糙度的计算具有重要意义。

本文将从以下几个方面介绍DEM计算粗糙度的方法、应用及案例分析。

一、概述在自然地理和工程领域，地表粗糙度是一个重要的地形特征参数。

它对于分析地表侵蚀、风化、水资源分布等方面具有重要作用。

传统的粗糙度计算方法依赖于现场实地测量，耗时耗力。

随着遥感技术的发展，数字高程模型（DEM）逐渐成为计算地表粗糙度的有力工具。

通过DEM计算粗糙度，可以为地形分析、地貌研究、工程设计等领域提供重要依据。

二、方法1.计算原理DEM计算粗糙度的基本原理是利用地形起伏的统计特性来描述地表粗糙度。

常用的计算方法有：标准差法、高程差异法、功率谱法等。

2.具体步骤（1）准备DEM数据：获取足够分辨率的地形数据，一般选用SRTM （Shuttle Radar Topography Mission）等卫星遥感数据。

（2）数据预处理：对DEM数据进行裁剪、插值、填充等预处理，以提高计算精度。

（3）计算地形起伏：根据DEM数据计算地表高程差异，得到地形起伏。

（4）计算粗糙度：采用相应的方法计算地表粗糙度，如标准差、高程差异、功率谱等。

三、应用1.地形分析：DEM计算粗糙度可用于分析地形特征，如山地、平原、丘陵等。

2.地貌研究：通过DEM计算粗糙度，可以研究地貌演化过程，如冰川侵蚀、河流沉积等。

3.工程设计：在土地利用、水利工程、交通运输等领域，DEM计算粗糙度有助于优化设计方案。

4.环境保护：计算粗糙度可用于评估生态敏感区的地形特征，为生态环境保护提供依据。

表面粗糙度几种测量方法和注意事项作者：付小华来源：《中国科技博览》2012年第35期[摘要]：微观几何形状误差即微小的波谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度。

主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切屑分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。

表面粗糙度有多种测量方法，下面简述几种常用的测量方法。

[关键词]：表面粗糙度测量参数中图分类号：TV221.1 文献标识码：TV 文章编号：1009-914X（2012）35- 0362-01一、表面粗糙度对机器零件使用性能的影响：1、对摩擦和磨损的影响，零件实际表面越粗糙，摩擦系数就越大，两相互运动的表面磨损就越快。

2、对配合性质的影响，表面粗糙度会影响到配合性质的稳定性。

对间隙配合，会因表面微观不平度的峰尖在工作过程中很快磨损而使间隙增大。

对过盈配合，粗糙表面轮廓的峰顶在装配时被挤平，实际有效过盈减小，降低了联接强度。

3、对疲劳强度的影响，表面越粗糙，表面微观不平度的凹谷一般就越深，应力集中就会越严重，零件在交变应力作用下，零件疲劳损坏的可能性就越大，疲劳强度就降低。

4、对接触刚度的影响，表面越粗糙，表面间的实际接触面积就越小，单位面积受力就越大，这就会使峰顶处的局部塑性变形加剧，接触刚度降低，影响机器的工作精度和抗振性。

5、对耐腐蚀性的影响，粗糙的表面易使腐蚀性物质附着于表面的微观凹谷，并渗入到金属内层，造成表面锈蚀。

还影响零件结合面的密封性能、测量精度、零件外形的美观等。

二、表面粗糙度几种测量方法1、比较法测量在技术测量中，用粗糙度样板对比最简单，利用各种机床加工后的样板通过人的视觉或触觉与工件相比较，可得出加工出来的零件表面粗糙度。

对比时，所用的粗糙度样板的材料、形状和加工方法、纹理方向、应尽可能与被测表面相同，这样较能保证测量结果可靠。

比较法多凭眼看手摸，常用于评定低等和中等的粗糙度值，也可借助放大镜、显微镜或专用的粗糙度比较显微镜进行比较。

表面粗糙度是对工件质量进行评估的重要指标之一，对于其在使用过程中的配合质量、运动精度以及耐磨损性等都有着不容忽视的影响，因此，想要保证工件的加工质量，就必须采取有效措施，降低表面粗糙度。

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。

由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。

表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。

一般标注采用Ra。

表面粗糙度测量方法一、接触式测量方法接触式测量方法指的是，在测量设备中的探测位置会直接与表面接触，可以帮助人们获取被测表面的信息。

但是这种测量方式不适用于刚性强度偏高、容易发生磨损的表面。

1、比较测量方法在车间普遍应用的测量方法是比较法。

比较法指的是将对比粗糙度样板与被测表面进行比较，测量人员直接用手的触摸来确定表面的粗糙度，或者通过肉眼观察，也可以使用放大镜、比较显微镜来对比。

通常情况下，当粗糙度评定参数值偏高时，可以运用比较法，但是很可能造成很大的误差。

2、印模法印模法指的是采用一些塑性材料当做块状印模，然后将其与被测表面互相贴合，再取下时，印模上会出现表面的具体轮廓，测量人员可以开始测量印模的表面，这种方式可以获取部件的表面粗糙度。

一些规模大的零件内表面测量工作无法通过设备来完成，可以使用印模法来实现。

然而印模法也存在一定缺陷，它的准确性不强，而且操作过程很复杂。

3、触针法触针法的另一种名称是针描法。

这种方法是在被测表面上放置一根很尖的触针，测量过程中需要垂直放置，使触针做横向移动。

根据被测表面的轮廓，触针会自行做垂直起伏运动。

把触针所做的位移活动利用电路转变为电信号后，可以将其方法，分析与计算后就可以获取表面粗糙度的指数。

触针法主要包括感应式、压电式以及电感式等几种方法。

表面粗糙度怎么测量测量表面粗糙度的方法详解Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#表面粗糙度怎么测量_ 测量表面粗糙度的方法内容来源网络，由深圳机械展收集整理！表面粗糙度的检测,我们常用的有以下几中方法1.显微镜比较法,；将被测表面与表面粗糙度比较样块靠近在一起，用比较显微镜观察两者被放大的表面，以样块工作面上的粗糙度为标准，观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度；从而判定被测表面粗糙度是否符合规定。

此方法不能测出粗糙度参数值2.光切显微镜测量法，Rz：～100；光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。

从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry值。

也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值，因其方法较繁而不常用。

必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。

光切显微镜适用于计量室3.样块比较法,直接目测：；用放大镜：～；以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致；样块比较法简单易行，适合在生产现场使用4.电动轮廓仪比较法，Ra：～；Rz：～25；电动轮廓仪系触针式仪器。

测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值。

这是Ra值测量常用的方法。

或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz 值。

此类仪器适用在计量室。

但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用5干涉显微镜测量法，Rz：.032～；涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。

被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。