表面粗糙度测量仪工作原理探析：从接触式到光学式的技术演进

　　表面粗糙度测量仪作为评定零件表面质量的关键工具，其技术演进经历了从接触式到光学式的跨越式发展，核心在于提升测量精度、效率与适用性。

　　接触式测量仪以触针法为核心，通过金刚石触针（针尖曲率半径通常为2-10μm）与被测表面直接接触，沿表面匀速扫描时，微观峰谷起伏推动触针产生垂直位移。该位移经电感传感器或压电传感器转换为电信号，经放大、滤波后，通过积分计算得出表面粗糙度参数（如Ra、Rz）。例如，传统轮廓仪通过差动电感线圈检测触针位移，结合平衡电桥与积分计算器，实现Ra值的直接读取。此类仪器测量范围通常为0.02-10μm，适用于平面、圆柱面等规则表面，但存在划伤软材质表面、测量效率低等局限。

　　光学式测量仪则基于非接触原理，以白光干涉技术为代表。其通过分光镜将白光分为参考光与测量光，测量光经被测表面反射后与参考光干涉，形成明暗相间的条纹。由于白光相干长度短，仅当光程差处于相干范围内时，干涉条纹清晰可辨。通过分析干涉条纹的亮度与位置，可解析出表面相对高度，进而计算粗糙度参数。该技术垂直分辨率达0.1nm，水平分辨率取决于扫描范围与传感器像素，可覆盖从超光滑表面（0.1nm）到相对粗糙表面（1mm）的三维形貌测量，且避免了对样品的损伤，适用于光学镜片、半导体晶圆等易损材料。

　　技术演进中，接触式仪器通过计算机化改造（如模数转换与数字滤波）提升了测量精度与参数处理能力，而光学式仪器则凭借纳米级分辨率与自动化测量优势，成为高精度场景。两者互补，共同推动了表面粗糙度测量技术的多元化发展。