非接触粗糙度仪凭借其独特的测量原理和先进技术,能够实现对多种材料表面粗糙度的高精度、非破坏性检测,广泛应用于工业制造、质量控制和科研领域。以下从技术原理、适用材料方面进行详细解析:
一、
非接触粗糙度仪主要采用光学或激光技术,通过分析光与材料表面的相互作用来获取粗糙度参数,避免了传统接触式探头(如触针)对软质或精密表面的划伤风险。常见技术包括:
1.激光三角法
原理:激光束以一定角度投射到表面,反射光通过透镜成像在位置传感器(如CCD)上,表面起伏导致光斑位置变化,通过三角关系计算高度差。
特点:测量速度快(可达每秒数千点)、分辨率高(亚微米级),适用于中等粗糙度表面。
2.白光干涉法
原理:利用白光干涉条纹的相位变化,通过分析干涉图样重建表面三维形貌,计算粗糙度参数。
特点:垂直分辨率*高(可达纳米级),适用于超光滑表面(如光学元件、半导体晶圆)或微结构测量。
3.激光散射法
原理:激光照射表面后,散射光强度分布与表面粗糙度相关,通过检测散射角或光强分布反推粗糙度。
特点:测量速度快、设备简单,但分辨率较低,适用于快速筛查或在线检测。
二、非接触粗糙度仪可测量几乎所有固体材料,尤其适合以下类型:
1.金属材料
应用:汽车发动机缸体、航空叶片、模具表面等。
优势:激光三角法可快速检测加工痕迹、划痕或氧化层粗糙度,避免触针划伤高硬度表面。
2.陶瓷与玻璃
应用:陶瓷轴承、光学镜片、显示屏玻璃等。
优势:白光干涉法可精确测量纳米级表面缺陷,如抛光纹、亚表面损伤层。
3.塑料与橡胶
应用:注塑件、密封圈、轮胎表面等。
优势:非接触测量避免软质材料变形,激光散射法适合在线检测生产线上的塑料薄膜或橡胶辊。
4.复合材料与涂层
应用:碳纤维增强复合材料、防腐涂层、热障涂层等。
优势:可分层测量涂层与基材的粗糙度,评估涂层均匀性或结合强度。
5.生物材料与半导体
应用:人工关节表面、晶圆表面、微电子器件等。
优势:白光干涉法满足超洁净环境要求,避免污染敏感表面。
