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表面粗糙度测量仪示值误差异常时的原因分析及处理

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表面粗糙度测量仪示值误差异常时的原因分析及处理

分类:
新闻资讯
作者:
粗糙度测试仪
来源:
2020/10/30 21:11
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触针式表面粗糙度测量仪一般由传感器、驱动器、电子信号处理装置、计算机、打印机等组成。其工作原理:仪器的驱动器带动传感器沿被测量表面作匀速滑动,传感器通过锐利触针感受被测量表面的几何形状变化,并转换成电信号。该信号经放大和处理,再转换成数字信号贮存在计算机系统的存贮器中。计算机对此原始轮廓进行数字滤波,分离出表面粗糙度并计算其参数Ra。仪器的示值误差是用一组多刻线粗糙度标准样板,在相应量程和取样长度对其进行测量。

在符合JJF1105-2003《触针式表面粗糙度测量仪校准规范》的校准技术要求下,对传感器为电感式,结构为台式,产地为英国泰勒的触针式表面粗糙度测量仪示值误差校准中,出现校准结果:标称值Ra=0.1μm时,相对示值误差δRa=-8.3%;Ra=0.4μm时,δRa=-3.5%,超出了该仪器技术指标≤3%的技术要求。

评价粗糙度参数的根据是粗糙度轮廓,是对原始轮廓用一个轮廓滤波器(λC) ,抑制掉长波成份而得到。Ra是轮廓偏离平均线的算术平均,并且是在一个取样长度内定义的。影响滤波数据的因素有:

 

取样长度和评定长度的选用

取样长度是用于判别具有表面粗糙度特性的一段基准线长度。评定长度是用于评定粗糙度时必须取一段能反映加工表面粗糙度特性的最小长度,它包含一个或数个取样长度。针对仪器校准所用Ra的范围,国际上通用的取样长度和评定长度选用值为:

滤波器的高、低通取样长度和带宽比的选用

与表面特性不同间距相关的测针仪器响应的方式,由取样波长的测量来描述。取样波长靠从轮廓数据中,剔除较长波长成份的滤波器来设置。取样波长是表面形貌测量时,仪器响应的表面特性(表 面 波 长)的 最 长 间距,其范围通常是0.08mm~8mm。当仪器的取样长度设置为0.8mm时,记录轮廓中,将不会显示有任何较大间距的表面作用,或不会影响仪器计算的表面形貌参数。

被测轮廓数据的滤波分5个阶段:

(1)用原始轮廓数据拟合一条平均线,其 取 决 于 使用的滤波器及分析时所选的取样长度;

(2)剔除位于该线以下轮廓的一部分,在 轮 廓 中 造成的不连续数据沿该线平均线分布;

(3)用相同的滤波器将剩余的轮廓数据进行滤波,由此得到的平均线是与进行评估的Ra相关的参考线;

(4)将该参考线转移到最初的原始轮廓中;

(5)从原始轮廓和该参考线之间的差,得出粗糙度轮廓。

 

该仪器滤波器的类型选用高斯滤波器,粗糙度数据分析采用FormTalysurf系列软件。高斯滤波器不是模拟 一个特殊的电子滤波器,而是应用到轮廓数据的一个数学函数。其特性是能够考虑有效测针位置之前和之后的数据。在取样长度值上的响应,是频带内最大传输的50%。能够影响测量表面的波长,其大小有个限定。其上限被设置为测量横臂本身的长度。其短波长的限定受仪器设计的影响。在取样波长和探测到的最短波长之间,在波长带内出现的仪器响应更精确,即为该仪器的带宽,被表示为两个限定波长的比率。该 仪 器 采 集 的 数 据 按0.25μm的间隔计算:其滤波器的高、低通取样长度和带宽比的选用如表2 一个特殊的电子滤波器,而是应用到轮廓数据的一个数学函数。其特性是能够考虑有效测针位置之前和之后的数据。在取样长度值上的响应,是频带内最大传输的50%。

能够影响测量表面的波长,其大小有个限定。其上限被设置为测量横臂本身的长度。其短波长的限定受仪器设计的影响。在取样波长和探测到的最短波长之间,在波长带内出现的仪器响应更精确,即为该仪器的带宽,被表示为两个限定波长的比率。该 仪 器 采 集 的 数 据 按0.25μm的间隔计算:其滤波器的高、低通取样长度和带宽比的选用如表2

经过以上分析和通过对不同测量范围的多刻线粗糙度标准样板Ra值的测量,合理选取带宽比,对测量结果有着至关的影响。