表面粗糙度的测量方法-光切法显微镜原理

如图5.14所示，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5 个最高点（峰）和5 个最低点（谷）之间的平均距离，即

光切法显微镜利用光切原理来测量表面粗糙度，如图5.16所示。被测表面为P1，P2 阶梯表面，当一平行光束从45°方向投射到测量表面上时，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 两段光带的放大的像 和。同样，S1 和S2 之间的距离h 也被放大为像 和之间的距离。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。

图5.14　十点不平高度的定义

光切双管显微镜能测量Rz 为1 ～80 μm 的表面粗糙度。

光切法显微镜如图5.15所示。它由底座、工作台、观察光管、投影光管、支臂及立柱等组成。

图5.15　光切双管显微镜

1—底座；2—工作台；3—观察光管；4—目镜测微器；5—螺钉；6—调节手轮；7—支臂；8—立柱；9—锁紧螺钉；10—支臂调节螺母；11—投影光管

如图5.17所示为光切法显微镜的光学系统图。它由光源发出的光，经聚光镜、狭缝、物镜，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，经物镜成像在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（见图5.18（b））。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1 的放大轮廓像，测量光带边缘的宽度，可求出被测表面的不平度高度h 为

光切法显微镜利用光切原理来测量表面粗糙度，如图5.16所示。被测表面为P1，P2 阶梯表面，当一平行光束从45°方向投射到测量表面上时，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 两段光带的放大的像 和。同样，S1 和S2 之间的距离h 也被放大为像 和之间的距离。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。

如图5.17所示为光切法显微镜的光学系统图。它由光源发出的光，经聚光镜、狭缝、物镜，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，经物镜成像在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（见图5.18（b））。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1 的放大轮廓像，测量光带边缘的宽度，可求出被测表面的不平度高度h 为

式中　N——物镜放大倍率。

式中　N——物镜放大倍率。

图5.16　光切原理

图5.16　光切原理(www.xing528.com)

图5.17　光切双管显微镜光学系统图

1—光源；2—聚光镜；3—狭缝；4，5—物镜；6—目镜分划板；7—目镜

图5.17　光切双管显微镜光学系统图

1—光源；2—聚光镜；3—狭缝；4，5—物镜；6—目镜分划板；7—目镜

图5.18　测微目镜中十字线的移动

图5.18　测微目镜中十字线的移动

为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（见图5.18（a））和被测量光带边缘宽度成45°斜角（见图5.18（b）），故目镜测微器刻度套筒上的读数值与不平高度的关系为

为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（见图5.18（a））和被测量光带边缘宽度成45°斜角（见图5.18（b）），故目镜测微器刻度套筒上的读数值与不平高度的关系为

所以

所以

式中　C——测微器刻度套筒的分度值或称换算关系，C=1/（2N）。

式中　C——测微器刻度套筒的分度值或称换算关系，C=1/（2N）。