表面粗糙度測量儀的工作原理及改進方案
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這種儀器適用于測定0.02-10μm的Ra值，其中有少數型號的儀器還可測定更小的參數值，儀器配有各種附件，以適應平面、內外圓柱面、圓錐面、球面、曲面、以及小孔、溝槽等形狀的工件表面測量。測量迅速方便，測值精度高。
2 傳統表面粗糙度測量儀的不足
傳統表面粗糙度測量儀存在以下幾個方面的不足：
(1)測量參數較少，一般僅能測出Ra、Rz、Ry等少量參數；
(2)測量精度較低，測量范圍較小，Ra值的范圍一般為0.02-10μm左右；
(3)測量方式不靈活，例如：評定長度的選取，濾波器的選擇等；
(4)測量結果的輸出不直觀。
造成上述幾個方面不足的主要原因是：系統的可靠性不高，模擬信號的誤差較大且不便于處理等。
3 對傳統表面粗糙度測量儀的改進
3.1 傳統表面粗糙度測量儀的改進方案
為了克服傳統表面粗糙度測量儀的不足，應該采用計算機系統對其進行改進。例如，英國蘭克精密機械有限公司制造的“泰呂塞夫(TALYSURF)”10型和我國哈爾濱量具刃具廠制造的2205型表面粗糙度測量儀就采用了計算機系統，使其性能較之傳統表面粗糙度測量儀有極大的提高。其基本原理如圖4所示，從相敏整流輸出的模擬信號，經過放大及電平轉換之后進入數據采集系統，計算機自動地將其采集的數據進行數字濾波和計算，得到測量結果，測量結果及輪廓圖形在顯示器顯示或打印輸出。
圖4 改進后的表面粗糙度測量儀工作原理框圖
圖5 菜單使用流程框圖
由于采用計算機系統，將模擬信號轉換為數字信號進行靈活的處理，顯著地提高了系統的可靠性，所以既大大增加了測量參數的數量，又提高了測量精度。例如：哈爾濱量具刃具廠制造的2205型表面粗糙度測量儀的測量參數多達二十六個，測量范圍為0.001～50μm，可任選1～5倍的取樣長度作為評定長度，測量結果及圖形在顯示器、打印機或繪圖儀上非常直觀地輸出來。它還采用了較為先選的可選擇的數字濾波器，它與模擬濾波器相比其特性更為準確，且不會有元器件參數誤差帶來的影響。
另一方面，若在表面粗糙度測量儀測量實驗的教學過程中引入改進后的表面粗糙度測量儀，就實驗的直觀教學功能而言，也很有意義。改進后的電動輸廓儀，通過計算機軟件與硬件的結合(尤其是軟件)大大加強了實驗過程的直觀性，這體現在以下幾個方面：
(1)整個實驗過程非常直觀地通過軟件的各級菜單進行控制。操作簡單、一目了然。
(2)輸入與顯示同步，即在測量進行過程的同時，觸針在被測表面上滑行的軌跡動態地顯示在計算機屏幕上。
(3)測量結果及相關圖形能非常直觀地、準確地輸出在顯示器、打印機或繪圖儀上。
很顯然，以上這些直觀的教學效果是其它傳統的表面粗糙度測量實驗方法所不具備的。它在得到正確的測量結果的同時，還充分運用了直觀教學的原理，幫助學生加深對表面粗糙度的概念及其各種參數的直觀理解。
4 結 語
(1)傳統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，從輸入到輸出全過程均為模擬信號。而在傳統的表面粗糙度測量儀的基礎上，采用計算機系統對其進行改進后，通過模-數轉換將模擬量轉換為數字量送入計算機進行處理，使得儀器在測量參數的數量、測量精度、測量方式的靈活性、測量結果輸出的直觀性等方面有了極大的提高。
(2)從前面的分析知，整個改進方案并不復雜，因此對于目前仍廣泛使用的傳統的表面粗糙度測量儀的改進具有一定的意義。
(3)隨著電子技術的進步，某些型號的表面粗糙度測量儀還可將表面粗糙度的凹凸不平作三維處理，測量時在相互平行的多個截面上進行，通過模-數變換器，將模擬量轉換為數字量，送入計算機進行數據處理，記錄其三維放大圖形，并求出等高線圖形，從而更加合理的評定被測面的表面粗糙度。
參考文獻：
［1］ 廖令釗等.互換性與技術測量［M］.北京：中國計量出版社，1991.
［2］ 李柱.互換性與測量技術基礎［M］.北京：中國計量出版社，1983.
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