光学测量表面粗糙度度的原理-公司动态-上海光学仪器一厂

阅读：2907 发布时间：2012-11-30

粗度大之物体由于光线强度变动所以斑点明暗程度非常清晰。强度变动之程度可依平均比值做一定量的评定。粗度大时平均比值高,粗度小者平均比值变低。因此斑点图案之强度变动平均比值与物体之粗度有密切之关系,由斑点平均比值可以知道物体之粗度。

1.zui直接的斑点表面粗糙度的量取方式为利用反射回来的光量经光电效应

转换成电压值。如果表面粗糙度与电压成正比,则可利用线性关系

求取表面粗糙度,亦即雷射光Ls射出后,经M镜片反私至扩散Lx而形成一平面

波,经光圈P_（空间滤波器）,而又经透镜Lo聚焦至平面后,于远场之斑点型态

经另一小光圈Ps 后进入光学放大器后,而量得此一对比电压。在此若以He-Ne雷射量测

则Ra之有效值为0.05-0.15 μm ;若改以 CO_ 雷射则 Ra 之有效值为0.22μm。

上述为以单频之雷射光所作处理,效果不够良好,可改以双频雷射来处理

,则可以有较好的Ra 与 V 之函数关系。可突破了一般量测的表面粗糙度上限。但要特别

注意的是，另有非线性之函数关系存在,必须选择在线性区域内来测量。

2.光波经过狭缝后,由于光程的不同,会彼此产生干涉效应。当 dsinθ = m λ （m:整数）时会

有加强性干涉。特别是狭缝极多时（如光栅）干涉条纹会非常明显。

由于工具机上被加工物品表面有加工纹路如光栅一般,亦即具有光学上所谓之相位图

,可观察到经由干涉后所产生的亮纹,并可用CCD测出亮纹所在位置的θ值。

dsinθ_ = mλ

由 dsinθ_ = （ m+1 ）λ

d （ dsinθ_ - dsinθ_ ） = λ

因此,只要知道 θ_, θ_的角度以及光波之波长 λ,即可测出d值,而d值是光栅狭缝间隔,

当光栅是加工物品表面加工纹路时,光栅狭缝间隔便与表面粗糙度有关。由上式得知,

当θ 越大,d越小,加工物品表面加工纹路越密,表面粗糙度可能较小,当θ 越小,d越大,表面粗糙度可能较大。

参考资料

显微镜百科

http://www.jiance17.com/

http://www.optical-sh.com.cn/