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光外差干涉法测表面粗糙度摘要：表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌非常重要的一个参数,表面粗糙度测量技术是现代精密测试计量技术的一个重要组成部分。
本文主要介绍了用光外差干涉法测量表面粗糙度的原理、优缺点以及运用。
关键词：表面粗糙度；光外差干涉法；6JA干涉显微镜正文：一引言表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌最常用的参数 , 它反映的是机械零件表面的微观几何形状误差,表面粗糙度测量技术在机械加工、光学加工、电子加工等精密加工行业中有着及其重要的作用。
表面粗糙度的测量方法基本上可分为接触式测量和非接触式测量两类: 在接触式测量中主要有比较法、印模法、触针法等; 非接触测量方式中常用的有光切法、实时全息法、散斑法、像散测定法、光外差法、A FM 、光学传感器法等。
传统的接触式测量就是测量装置的探测部分直接接触被测表面, 能够直观地反映被测表面的信息, 但是这类方法不适于那些易磨损刚性强度高的表面。
用这种方法所测出的表面轮廓信息及触针圆心的移动轨迹, 从理论上分析, 只有当触针的尖端圆半径等于零时, 触针的运动才能正确地反映被测表面的实际轮廓曲线。
但是针尖尺寸过小, 不仅会划伤被测表面, 触针本身也容易磨损, 而且还将影响测量效率和测量速度; 测量力大小的控制: 既要保证测头与表面始终保持接触, 又不能因此划伤工件表面和磨损测头。
因此, 在高精密表面如光盘、磁盘检测领域, 触针式仪器的实用受到限制, 提出了高精度、非接触测量的要求。
所以对于高精度的表面测量，我们必须采取其他的精度更高非接触测量方法。
而光切法和光传感器法的测量精度不高，光切法受物镜的景深和鉴别率影响，实时全息法（表面粗糙度均方根值要小于光波长）、散斑法（表面不能过于光滑和粗糙）、象散法、AFM法的测量的范围比较小，而本文讨论的光外差干涉法测量精度高，而且测量范围也比较大。
二光外差干涉法1、特点光外差干涉法是非接触测量的一种，是在基于干涉显微镜的基础上提出的一种测量表面粗糙度的新方法。
表面粗糙度测量仪的技术指标介绍表面粗糙度是衡量物体表面粗糙程度的指标，常用于工业生产中，例如机械制造、表面处理、光学等领域。
表面粗糙度测量仪是用于测量物体表面粗糙度的仪器设备，具有高度的精度和可靠性。
本文将介绍表面粗糙度测量仪的技术指标，包括测量范围、分辨率、误差等方面。
测量范围表面粗糙度测量仪的测量范围是指仪器能够测量的表面粗糙度的最大范围。
不同的表面粗糙度测量仪具有不同的测量范围，一般使用时需根据实际需要选择合适的仪器。
常见的表面粗糙度测量仪的测量范围为：0.001 - 50.0mm，0.001 - 25.0mm，0.012 - 12.5mm等。
具体的测量范围需要在购买前进行咨询和比较。
分辨率表面粗糙度测量仪的分辨率指仪器可以测量的表面粗糙度的最小差异，或者称之为仪器的刻度尺寸。
测量仪器的分辨率越高，越能够精确地测量表面粗糙度。
通常，表面粗糙度测量仪的分辨率可以达到0.001mm，0.0001mm等级。
其中，0.0001mm的分辨率已经可以满足大部分精细加工工作的要求。
如果需要更高的精度，则需要购买更为专业的仪器设备。
误差表面粗糙度测量仪的误差指测量结果与真实值之间的差异。
误差越小，表明仪器测量结果越为可靠。
表面粗糙度测量仪的误差取决于多种因素，例如仪器本身的精度、测量方法、环境条件等。
在实际使用中，可以通过多次测量同一物体的表面粗糙度，来评估仪器的误差水平。
一般而言，表面粗糙度测量仪的误差范围在0.01 - 0.05mm左右，如果需要更高的测量精度，则需要采用更为高级的表面粗糙度测量仪器。
结论表面粗糙度测量仪是工业制造和生产中不可或缺的仪器设备，它的规格参数和技术指标对于仪器选择和使用具有重要意义。
本文简单介绍了表面粗糙度测量仪的测量范围、分辨率、误差等方面的技术指标，旨在为读者提供一定参考。
粗糙度rpc摘要：1.粗糙度RPC 简介2.粗糙度RPC 的原理3.粗糙度RPC 的应用领域4.粗糙度RPC 在我国的发展现状5.粗糙度RPC 的未来发展趋势与展望正文：粗糙度RPC（Roughness of RPC）是一种测量材料表面粗糙度的技术，通过分析材料表面的反射特性来评估其粗糙度。
该技术在工业制造、材料科学、生物医学、环境科学等领域有着广泛的应用。
1.粗糙度RPC 简介粗糙度RPC 技术是一种基于激光散射原理的表面粗糙度测量方法。
它通过测量材料表面反射光强的分布，获取表面的粗糙度信息。
RPC 方法具有非接触、快速、精确等优点，可以满足各种不同应用场景的需求。
2.粗糙度RPC 的原理粗糙度RPC 的原理主要是基于布里渊散射（Brillouin Scattering）现象。
布里渊散射是一种激光在材料中传播时，与材料内部声子发生相互作用而产生的散射现象。
通过测量布里渊散射光强的分布，可以获得材料表面的粗糙度信息。
3.粗糙度RPC 的应用领域粗糙度RPC 技术在众多领域中有着广泛的应用，如工业制造、材料科学、生物医学、环境科学等。
在工业制造领域，RPC 技术可以用于检测加工零件的表面粗糙度，以确保产品质量；在材料科学领域，RPC 技术可以帮助研究材料内部的声子特性，为材料性能优化提供依据；在生物医学领域，RPC 技术可以用于评估生物组织表面的粗糙度，为生物医学研究提供数据支持；在环境科学领域，RPC 技术可以用于测量大气颗粒物的表面粗糙度，为环境监测提供数据参考。
4.粗糙度RPC 在我国的发展现状近年来，我国对粗糙度RPC 技术的研究取得了一系列重要进展。
我国科研人员不仅在理论上对RPC 技术进行了深入研究，还开发了多种RPC 测量仪器，并成功应用于多个领域。
我国在粗糙度RPC 技术方面取得的成绩得到了国际同行的认可。
5.粗糙度RPC 的未来发展趋势与展望随着科技的不断发展，粗糙度RPC 技术在未来有望取得更多突破。
表面粗糙度检测仪的测量原理
表面粗糙度检测仪的测量原理主要基于线接触测量技术。
简单地说，该设备中的探针在待测物体的表面上移动，获取表面的实际形状。
” 对这个形状进行处理后可得到各种粗糙度参数。
通常，表面粗糙度的参数有Ra、Rz、Rq、Ry、Rt等，其中Ra是最常用的参数，表示表面粗糙度的平均绝对值。
首先，探针以一定的压力在物体表面移动，这时探针上的力发生变化，这个力的变化与物体表面的粗糙度有直接关系。
探针上的力通过一系列的转换和增强，转换为电信号。
电信号再通过数据处理系统进行傅里叶变换，得到物体表面粗糙度的频率分布。
从频率分布可以直接得到 Ra、Rz等粗糙度参数。
检测过程中，探针不断在物体表面上下移动，这个移动过程可以看作是探针在物体表面的高低起伏。
这个起伏可以看作是一个连续的波动过程，这个波动过程就是粗糙度的物理表现。
这个波动过程可以通过电子技术等手段转化为电信号，电信号再经过处理，就可以得到粗糙度的数值参数，如 Ra、Rz等。
只需通过上述过程，就可以准确、快速地获取物体表面的粗糙度参数。
整个测量过程涉及到测量技术、信号处理技术、电子技术等多个技术领域，是一门综合性的技术。
在工程实践中，这种技术已经被广泛应用于机械制造、材料研究、质量控制等许多领域，被证明具有极高的实用价值。
表面粗糙度测量技术方法与设备介绍表面粗糙度是指物体表面的不均匀性或不平整程度。
在许多工业领域中，表面粗糙度的测量非常重要，因为它直接影响到物体的功能和性能。
本文将介绍一些常用的表面粗糙度测量技术方法与设备。
一、光学方法光学方法是一种非接触式测量表面粗糙度的技术。
例如，白光干涉法和激光扫描仪是其中常用的两种方法。
1. 白光干涉法白光干涉法是通过观察物体表面反射光的干涉图案来测量表面粗糙度的方法。
它利用白光经过物体表面反射时，不同高度的表面会产生不同的光程差，从而形成干涉条纹。
通过分析干涉条纹的特征，可以计算出表面的粗糙度参数。
2. 激光扫描仪激光扫描仪是一种使用激光束来扫描物体表面的设备。
它通过激光从不同角度照射物体表面，并通过接收器接收反射回来的激光信号，根据信号的强度和相位变化来计算表面的粗糙度参数。
激光扫描仪具有高精度和高分辨率的优点，适用于复杂曲面的粗糙度测量。
二、机械方法机械方法是一种通过机械设备对物体表面进行接触式测量的技术。
它常用于工业生产线上的实时检测。
1. 探针测量法探针测量法是一种常见的机械测量方法。
它使用一根装有传感器的探针，通过垂直移动探针并记录表面高度的变化，从而测量表面的粗糙度。
探针测量法可以适用于不同形状和材质的表面，但是由于是接触式测量，可能会对物体造成轻微的损伤。
2. 高斯仪测量法高斯仪是一种利用一个平面平行于被测表面的高斯孔隙板的装置进行测量的方法。
通过将高斯孔隙板压在物体表面上，并测量孔隙板下的气压变化，可以计算出表面的粗糙度参数。
高斯仪具有简单、准确的特点，被广泛应用于工业生产中。
三、电子方法电子方法是利用电子设备对物体表面的电信号进行测量和分析的技术。
1. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种利用电子束扫描表面，并通过接收被扫描物体表面反射的电子信号来观察和测量物体表面形貌的设备。
SEM具有非常高的分辨率和放大倍率，可以用于微观尺度下的表面粗糙度测量。
表面粗糙测量技术摘要:表面粗糙度是机械加工过程中描述表面微观形貌非常重要的技术指标之一，主要是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。
它主要是由所采用的加工方法形成的，如在切削过程中工件加工表面上刀具痕迹以及切削撕裂时的材料塑性变形等。
表面粗糙度的测量技术是现代紧密测试计量技术的一个重要组成部分。
关键词：测量技术现状和常见问题表面粗糙度高精度检测及其发展动向1 引言工件表面质量的好坏直接影响其使用寿命和使用性能。
随着科学技术的进步和社会的发展，人们对于机械产品表面质量的要求越来越高。
表面粗糙度是评价工件表面质量的一个重要指标，国内外很多学者在表面粗糙度检测方面做了大量研究工作。
目前测量表面粗糙度的主要方法有：接触式测量和非接触式测量。
2 表面粗糙度测量技术表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌最常用的参数，它反映的是机械表面的微观几何形状误差，随着机械加工行业的发展表面粗糙度测量技术也得到快速会展，特别是70年代中后期，随着微型计算机应用的逐步普及和先代光学技术的发展，使粗糙度测量技术在机械加工光学加工电子加工等精密加工中显得更加重要。
加工工件表面粗糙度是指工件表面的加工痕迹的平整和光滑程度，它是加工零件的重要特性指标之。
在人们开始对加工件表面质量进行检测之初，只是用标准样件或者样块，通过肉眼观察或用手触摸的简单方法，对表面粗糙度作出定性的判断。
1929年，德国的施马尔茨(G．Schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量；1936年，美国艾卜特(E．J．Abbott)研制成功第一台生产现场使用的测量表面粗糙度的轮廓仪；1940年，英国Taylor—Hobson公司研制成功第一台表面粗糙度测量仪，从而开启了现代意义的表面粗糙度检测的大门，其后各国又成功研制出多种测量表面粗糙度的现代仪器。
2.1 接触式测量接触式测量就是测量装置的探测部分直接接触被测表面，能够直观地反映被测表面的信息，接触式测量方法主要是触针法，该方法经过几十年的充分发展，以其稳定、可靠的特点被广泛应用。
但接触式测量存在很大的缺陷，具体表现在：①对高精度表面及软质金属表面有划伤破坏作用；②受触针尖端圆弧半径的限制，其测量精度有限；③因触针磨损及测量速度的限制，无法实现在线实时测量。
2.2 非接触式测量为了克服接触式测量方法的不足，人们对非接触式测量方法进行了广泛研究。
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、易于实现在线测量、响应速度快等优点。
目前已有的非接触式测量方法包括各种光学测量方法、超声法、扫描隧道显微镜法、基于计算机视觉技术的表面粗糙度检测方法等。
这里我们只对基于光学散射原理的测量方法、基于光学干涉原理的测量方法和基于计算机视觉技术的测量方法做简单介绍。
2.3 基于光学散射原理的测量方法当一束光以一定的角度照射到物体表面后，加工表面的粗糙不平将引起发生散射现象。
研究表明：表面粗糙度和散射光强度分布有一定的关系。
对于表面粗糙度数值较小的表面，散射光能较弱，反射光能较强；反之，表面粗糙度数值较大的表面，散射光能较强，反射光能较弱。
基于光学散射原理测量表面粗糙度的研究方法和理论较多。
四川联合大学和哈尔滨理工大学相继提出了一种称之为散射特征值的参数，表征被测物体表面上反射光和散射光的分散度，散射特征值与被测物体表面的粗糙度有很好的对应关系。
哈尔滨理工大学利用已知表面粗糙度参数值的标准样块测得其散射特征值，建立—关系曲线，从而实现利用散射特征值测量火炮内膛表面粗糙度,对于光学散射原理的表面粗糙度检测方法，具有结构简单、体积小、易于集成产品、动态响应好、适于在线测量等优点。
该方法的缺点是测量精度不高，用于超光滑表面粗糙度的测量还有待进一步改进。
2.4 基于光学干涉原理的测量方法当相干光照射到工件表面同波波长的一半为极限的，仅从条纹的状态无法判断表面是凸起还是凹陷，因此，作为一种具有较好分辨率、宽测量范围的表面粗糙度在线检测技术，这种干涉法测量技术还有待于进一步发展，基于光学干涉原理，1984年美国洛克西德导弹公司huang采用共模抑制技术研制成功了光学外差轮廓仪，光外差干涉检测技术是一种具有纳米级测量准确度的高精度光学测量方法，适用于精加工、超精加工表面的测量，而且可以进行动态时间的研究；华中理工大学采用光一位置时，由于光波的相互位相关系，将产生光波干涉现象。
一般的干涉法测量是利用被测面和标准参考面反射的光束进行比较，对干涉条纹做适当变换，通过测量干涉条纹的相对变形来定量检测表面粗糙度。
该方法的测量精度取决于光的波长。
但是由于干涉条纹的分辨率是以光外差干涉方法研制出2D-SROP-1型表面粗糙度轮廓仪。
美国的维易科（VEECO）精密仪器有限公司，采用共光路干涉法研制了WYKO激光干涉仪和光学轮廓仪，可用来测量干涉条纹位相。
根据光学干涉原理测量表面粗糙度分辨率高，适于测量超光滑表面粗糙度，但由于该方法的测量精度受光波波长的影响很大，所以其测量范围受到一定影响2.5基于计算机视觉技术的测量方法基于计算机视觉的粗糙度测量方法是指使用摄像机抓取图像，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和灰度、纹理、形状、颜色等信息，选用合理的算法计算工件的粗糙度参数值。
近年来，随着计算机技术和工业生产的不断发展，该方法受到越来越多的关注。
北京理工大学的王仲春等人采用显微镜对检测表面进行放大，并通过对ccd 采集加工表面微观图像进行处理实现了表面粗糙度的检测。
哈尔滨理工大学吴春亚、刘献礼等为解决机械加工表面粗糙度的快速、在线检测，设计了一种表面粗糙度图像检测方法，建立了图像灰度变化信息与表面粗糙度之间的关系模型。
英国学者Hossein Ragheb和Edwin R.Hancock通过数码相机拍摄的表面反射图来估计表面粗糙度参数，运用Vernold Harvey 修正的B K散射理论模型获得了比Oren Nayar模型更好的粗糙度估计结果。
澳大利亚学者Ghassan A.Al-Kindi和Bijan Shirinzadeh对基于显微视觉的不同机械加工表面粗糙度参数获取的可行性进行了评估，讨论了照射光源与表面辐照度模型对检测的影响，结果显示尽管从视觉数据和触针数据所获得的粗糙度参数存在一定差异，但是基于视觉的方法仍是一种可靠的粗糙度参数估计方法。
由此可见，根据计算机视觉技术的测量方法主要有统计分析、特征映射和神经网络等黑箱估计法。
通过这些方法获得的表面粗糙度参数的估计值受诸多因素的影响，难以给出其准确的物理解释。
真正要定量地计算出粗糙度参数，需要科学的计算。
但是随着机械加工自动化水平的提高，基于计算机视觉技术的检测方法处理内容丰富、处理精度高、处理速度快、易于集成等优点将受到越来越多的重视。
接触式测量和非接触式测量方法具体又分为比较法、触针法、光切法和干涉法等。
比较法将表面粗糙度比较样块根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。
样块是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他铸造工艺等加工而具有不同的表面粗糙度。
有时可直接从工件中选出样品经过测量并评定合格后作为样块。
利用样块根据视觉和触觉评定表面粗糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响，常不能得出正确的表面粗糙度数值。
触针法利用针尖曲率半径为 2微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用记录器记录被测截面轮廓曲线。
一般将仅能显示表面粗糙度数值的测量工具称为表面粗糙度测量仪，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪（简称轮廓仪）。
这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，它能自动计算出轮廓算术平均偏差Rα，微观不平度十点高度RZ，轮廓最大高度Ry和其他多种评定参数，测量效率高，适用于测量Rα为0.025～6.3微米的表面粗糙度。
光切法光线通过狭缝后形成的光带投射到被测表面上，以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线来测量表面粗糙度。
由光源射出的光经聚光镜、狭缝、物镜1后，以45°的倾斜角将狭缝投影到被测表面，形成被测表面的截面轮廓图形，然后通过物镜 2将此图形放大后投射到分划板上。
利用测微目镜和读数鼓轮先读出h值，计算后得到H 值。
应用此法的表面粗糙度测量工具称为光切显微镜。
它适用于测量RZ和Ry为0.8～100微米的表面粗糙度，需要人工取点，测量效率低。
干涉法利用光波干涉原理 (见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高（可达500倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量，以得出被测表面粗糙度。
应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。
这种方法适用于测量Rz和Ry为 0.025～0.8微米的表面粗糙度。
3 表面粗糙度测量的现状和生产实践中常见问题现状现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。
在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。
三坐标测量机(CMM)是适应上述发展趋势的典型代表，它几乎可以对生产中的所有三维复杂零件尺寸、形状和相互位置进行高准确度测量。
发展高速坐标测量机是现代工业生产的要求。
同时，作为下世纪的重点发展目标，各国在微/纳米测量技术领域开展了广泛的应用研究。
3.1 误差自补偿技术德国Carl Zeiss公司最近开发的CNC小型坐标测量机采用热不灵敏陶瓷技术(Thermally insensitive ceramic technology)，使坐标测量机的测量精度在17.8～25.6℃范围不受温度变化的影响。
国内自行开发的数控测量机软件系统PMIS包括多项系统误差补偿、系统参数识别和优化技术。
3.2 丰富的软件技术Carl Zeiss公司开发的坐标测量机软件STRATA-UX，其测量数据可以从CMM 直接传送到随机配备的统计软件中去，对测量系统给出的检验数据进行实时分析与管理，根据要求对其进行评估。
依据此数据库，可自动生成各种统计报表，包括X-BAR&R及X_BAR&S图表、频率直方图、运行图、目标图等。
美国Brown & Sharp 公司的Chameleon CMM测量系统所配支持软件可提供包括齿轮、板材、凸轮及凸轮轴共计50多个测量模块。
日本Mitutoyo公司研制开发了一种图形显示及绘图程序，用于辅助操作者进行实际值与要求测量值之间的比较，具有多种输出方式。
