涡流探伤设备的原理和维护讲解

涡流探伤设备的原理和维护

技术分类： 动 力技术

资讯内容：

摘要 结合宝钢热札厂采用 Smart SCAN涡流探伤设备对乳辊表面进行探伤的使用情况，简介美国 Sm

备的工作原理、主要故障和解决方法。

ASKO公司生产的

关键词 涡流探伤 轧辊表面缺陷 探测精度 中图分类号 TH878+.3 文献标识码 B 宝钢热轧厂装备有多台美国 ASKO公司生产的

Smart SCAN 涡流探伤仪，涡流探伤仪属于专业性很强的精密检测设备，许 的关键技术资料外方未提供，给涡流探伤仪的正常使用和故障排除带来很大的困难。

一、涡流检测原理

1. 涡流检测的原理 在涡流检测中，通常用探头线圈产生激励磁场，计算通过探头线圈的正弦电流 i p 为：

i p =I msin( ωt) 式中 I m—正弦电流幅值

该正弦电流所产生的磁通量 φ P也按正弦规律变化，令相对于 I m的磁通量为 φm，则正弦电流产生的磁通量 φP，按下式计 φ P=φ

m

(1)

sin( ω t)

(2)

将探头线圈靠近导体材料(如轧辊)时，在导体中感应出涡流，涡流磁场总是阻碍激励磁场的变化。有导体存在时，探

量 φ E 为：

φ =φ － φ

E

P

s

(3)

式中 φE——探头线圈中的总磁通量

φ ——涡流的磁通量

s

如果检测时保持 φP 不变，则由于材料性质引起的涡流变化，会导致线圈总磁通量

的变化量的测量。通过检测探头线圈阻抗的变化，就可以检验导体材料的材质和完整性。

φ的变化。所以，涡流检测实质上就

E

2. 探头线圈的等效电路和阻抗平面图 当涡流线圈导线的电阻不能忽略时，其等效电路是一个由线圈电感和电阻串联的电路，其中

电阻由线圈中导线电阻和电 阻抗为：

Z=Ro+j ω Lo

式中 Z——涡流线圈总阻抗

R o ——线圈电阻 ωLo

——线圈电抗

图 1 所示用直角坐标平面显示探头线圈的阻抗，横坐标表示阻抗的实数分量，即电阻分量；纵坐标表示阻抗的虚数分量 矢量图被

称为阻抗平面图，它是涡流检测中常用的重要工具。图中阻抗矢量的端点

Po 称为“工作点”。

(4)

如果将探头线圈接近导体材料，由于电磁感应现象和涡流磁场的作用，使探头线圈的阻抗发生变化，阻抗矢量的端点产

移到 P1 。如果导体材料有缺陷或材质差异改变了涡流的状况，则阻抗矢量的端点又会在

P1 点的基点上产生变化。

通过接近导体材料后探头线圈等效电路的分析，可以得到上述阻抗变化的基本规律，再通过一系列的电路来实现利用涡 陷的目的。

二、 Smart SCAN涡流探伤仪的工作原理

Smart SCAN是利用涡流技术探测轧辊表面缺陷、裂纹、软点和磁性的探测系统，主要由传感头（探头组件）、定位器（

2。

智能接口和数字控制站构成。整套系统的电气原理见图

图2

1. 探头

探头包括用来探测裂纹和软点缺陷的涡流线圈、用来探测磁性的磁性传感器和使探头以指定距离定位在轧辊表面的间隙 SCAN进行

轧辊检测时，探头被定位在离轧辊表面

0.04 英寸（ 1 MM）处。探头内的涡流线圈通过智能接口中的“ OSC/DE”T ，插件

用间隙感应信息可以探测偏心率和测量轧辊外形（外形检查）。

2. 定位器

探头固定在 Smart 定位器的末端， Smart 定位器包含一个通过步进驱动器连接到机械传动丝杠上的受控步进马达。它用来 其达到

非常准确的效果。当轧辊检测进行时， Smart 定位器向前移动探头到离轧辊表面 0.04 英寸的位置。在轧辊检测期间，间隙 正，使其正确维持在 0.04 英寸。当轧辊检测结束或中断时，探头以最快的速度返回 Smart 定位器中。标准的机械传动装置有 24 程，因此 Smart SCAN能扫描直径在 48英寸（ 122cm）范围内的轧辊。

3. 智能接口

（1） 智能接口的硬件组成

高速通讯处理器（ HSCP）—这块电路板作为与 SmartSCAN数控台连接的光纤接口并控制 Smart 定位器，此外它还将来自 滤波

的模拟缺陷信号转换成数字信号。在

HSCP和 VAR FLT 电路板之间有一组电缆线，它用于两板之间的信息交换。

可变滤波板 （VAR FLT）—这块板接收 OSC/DET电路板上未处理的缺陷信号， 并用软件配置的低通和带通滤波器去识别裂 这时

可以调整“ S”Spall ，“ Fe”Spall 和 Pinch-Bruise 信号的增益。这块板的输出在智能接口后盖上的“ Test Points ”连接器 将传递到 HSCP上进行 AID 转换。

振荡／检测电路板（ OSC/DET）—这块板将直接与探头中的涡流线圈相连接。其振荡部分在线圈上产生激励信号

（100kHz

辊表面电磁感应区域形成涡流。这块板的振荡部分在产生涡流的轧辊表面的电磁区域是变化的，轧辊表面缺陷如裂纹和软点，可 域的涡流发生变化。来自线圈的响应信号在这块板上被放大并传送到可变滤波板上识别响应信号是裂纹还是软点。

磁性板（ MAG、A&B）—这块板与用来检测磁性的霍尔效应传感器和用来检测探头与轧辊表面之间间隙的接近传感器相连 块，各

自控制探头一边的霍尔效应传感器和接近传感器。感应到的磁性和间隙信息通过这些板并传送到

逻辑电路供电板—这块板为智能接口中印刷电路板和探头电路提供士 （2） 智能接口的主要作用

智能接口有几种功能：首先作为 Smart 定位器的控制器；其次作为来自探头的缺陷信息的模／数转换器；此外还向通过 控台传递缺

陷信号。智能接口根据实际可允许的将干扰模拟信号的电磁噪声减至最小的条件下安装在探头附近。因为光纤的高速 传递从智能接口到 SmartSCAN数控台的数字缺陷信号。

4. 数字控制站 数字控制站负责整个系统的控制，根据操作人员设定的程序和参数，经过计算后控制整个系统的运作，将智能接口送

来 直观的图形显示。同时也控制用户界面，操作人员可以察看探测数据，设置轧辊探测参数，监控整个探测过程。由于控制的需要 滑座的速度信号也同时传送到数字控制站中，探伤时辊面情况可通过显示器看到。

数字控制站包括一个多处理器计算机系统，一个彩显和一个键盘（含鼠标），其中多处理器计算机系统主要包括 （1） 主 CPU卡。安装 WINDOW操S 作系统，用于控制用户界面。

（2） 实时 CPU卡。基于 DOS操作系统，用于实时处理各项功能和数算。 （3）

床头箱上和刀架滑座上的编码器的信号，为

从而参与探伤过程控制。

（4）

共享内存。用于两个 CPU运算时数据的存储。

编码器卡。用于接收和处理安装在CPU提供轧辊转速信号和刀架

15V 和士 5V的电源。

HSCP进 A/D 转换。

（5） 高速通信接口。用于和智能接口之间进行信息交换。

三、主要故障及维修技术

1. 探头和辊面之间的间隙偏离了标准值

根据探伤仪的探伤原理，在涡流线圈上加上正弦电流，产生感应磁场，该感应磁场接近轧辊表面会发生一定的变化，探 变化情况来

确定轧辊表面是否带伤。探头与轧辊表面的间隙大小直接影响到探伤结果的准确性，如果间隙太小，则探测灵敏度太 地方也可能探出有伤，如果间隙太大，辊面上有伤的地方也可能显示无伤。

该涡流探伤设备的探头和辊面之间的最佳间隙值是

lmm，在系统设定间隙值中相应设定为 1mm。这个间隙是通过探头上的

测的，经过一段时间使用后，接近开关特性会发生变化，探头和辊面之间的间隙将偏离标准值，如不重新校准间隙精度，就会造 可

能造成误探或漏探，严重时会造成轧辊在轧线爆辊或剥落。

对于探头和辊面之间的间隙偏离了标准值的情况，可通过辅助诊断功能中的“间隙校准”来调整间隙精度。具体方法是 项功能后，

探头就向前伸到用户设定的最低间隙位置，此时可以用塞尺来精确地测量出间隙的大小，将这个值输入系统，然后选 头回缩到最大间隙的位置，仍用塞尺精确测出间隙大小，再输入系统，当选择“结束”后，系统将根据输入的值计算出补偿值，

由于硬件本身的误差不可避免，当间隙校准后实际间隙仍有误差，可在参数设定中人工适当修改探伤信号的增益值，并 确定探伤信

号增益值的最佳值。

2.OSC/DET板故障或设定不准确

智能接口中的 OSC/DET板对于探伤精度的影响最大。 OSC/DET板上有正弦波发生电路，可在探头线圈上产生感应磁场，当 磁

场将发生变化，此变化量与标准磁场比较，当差值大于设定的门槛值时就认为该处有伤，因此，当该板出现故障或设定不正确 错误的结果。

要检查 OSC/DET板的设定情况，必须使用示波器，首先检测插件板初级线圈波形，

Smart SCAN涡流探伤仪标准设定是一

幅士 3.5V 的正弦波，如果插件板特性变化或故障，则会造成标准正弦波产生变化，从而影响探伤精度，如果检测出信号有误差， 确保频率为 l00kHz ，波幅误差不超过 10%。探头远离辊面的情况下，次级线圈上也应感应出一个频率为 的电位计，确保频率为 l00kHz ，波幅约为士 1.8V ，这样线圈阻抗特性就调节好了。

3. 线圈损坏时的检查和维修 如果出现线圈损坏情况，可通过该系统的静态测试功能检测出来，在静态测试状态下，系统在探头远

离辊面的情况下， 如果测试下来无信号返回，则基本可判断是线圈损坏。更换新的探头后，由于线圈阻抗特性不同，需要重新调整工作点。首先调 的间隙，再调整 OSC/DET板上的正弦波信号。除以上调整外，探测的信号还需放大后送到过滤器卡中，因此需调节 OSC/DET插件

来粗调探伤信号的增益值，此增益值的作用是调节涡流线圈探测出的轧辊表面涡流磁场变化量的放大倍数，每个探头线圈对应的 可通过探测标定辊，来调节此增益值，如果探测结果基本接近原来的结果，则这个值基本上调节好了。但这里调节的值只是一个 轧辊必须在系统参数设定中设定增益值的大小，修改增益值直到检测标定辊的结果最满意为止。此时属于精调，必须在粗调到一 如果在系统参数设定中修改增益值达不到满意结果，则必须再调节 到检测标定辊的结果最满意为止。

OSC/DET插件板上的 R11电位计，来粗调探伤信号的增益值，

l00kHz 的正弦波，如果有

粗糙度仪原理

针描法

触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移 动，把这种移通过电子装置把信号加以放大， 然后通过指零表或其它输出 装置将有关粗糙度的数据或图形输出来 工作原理

廓仪 的主要部件之一，其工作原理见图

2，在传感

针描法又称 触针法 。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于 被测表面轮廓峰谷起伏，

采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由 传感器 、驱动器 、指零表、记 录器和电感传感器是 轮 器测杆的一端装有 金刚石 触针，触针尖 端曲率半径 r 很小，测量时将触针 搭在工件上， 与被测表面垂直接触， 利用驱动器以一定的 速度拖动传感器。 由于被测表面轮廓峰谷起伏， 触状在被测表面滑行时， 将产生上下移动。 此 运动经支点使磁芯同步地上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电 感线圈的电感量发生变化。 图 3 为仪器的工作原理主框图。传感器的线圈

与测量线路是直接接入平衡 电桥 的，线圈电感量的变化使电桥失 去平衡， 于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这一微 弱电量的变化放大、 相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信 号。此后，将信号分成三路：一路加到指零表上， 以表示触针的位置，一 路输至直流功率放大器，放大后推动记录器进行记录；另一路经滤波和平 均表放大 器放大之后，进入积分计算器，进行积分计算，即可由指示表直 接读出表面粗糙度 Ra 值。

图 3 传统表面粗糙度测量仪工作原理框图指零表的作用反映铁芯在差 动电感线圈中所处的位置。当铁芯处于差动电感线圈的中间位置时，指零 表指针指示出零位，即保证处于电感变化的线性范围之内。所以，在测量 之前，必须调整指零表，使其处于零位。噪声滤波的目的在于剔除一些干 扰信号，如电气元件的噪声所引起的虚假信号。 大量的测试表明， 高于 400Hz 的信号即不是被测表面粗糙度所引的信号，必须从总信号中加以剔除。所 以噪声滤波器是一种低通 (低频能通过 ) 滤波器，它使 400Hz以下的低

表面粗擦度轮廓

频信号顺利通过，而将 400Hz 以上的高频信号迅速衰减，从而达到滤波的 目的。波度滤波的目的则是用以滤掉距大于取样长度的波度，因此它是一 个高通 ( 高频能通过 )滤波器，使表面粗糙度所引起的高频

( 相对于波度引起

的低频而言 ) 信号能自由通过。经过噪声滤波和波度滤波以后，剩下来的就 是与被测表面粗糙度成比例的信号，再经平均表放大器后，所输出的电流 I 与被测表面轮廓各点偏离中线的高度 y 的绝对值成正比，然后经积分器完 成的积计算，得出 Ra 值，由指零表显示出来。这种仪器适用于测定 0.02-10

μ m的 Ra 值，其中有少数型号的仪器还可测定更小的参数值，仪器 配有各种附件，以适应平面、内

外圆柱面、圆锥面、球面、曲面、以及小 孔、沟槽等形状的工件表面测量。测量迅速方便，测值精度高。

传统表面粗糙度测量仪存在以下几个方面的不足：

(1) 测量参数较少，一般仅能测出 Ra、 Rz、Ry 等少量参数； (2) 测量 精度较低，测量范围较小， Ra 值的范围一般为 0.02-10 μm左右； (3) 测量 方式不灵活，例如：评定长度的选取，滤波器的选择等； (4) 测量结果的 输出不直观。造成上述几个方面不足的主要原因是：系统的可靠性不高， 模拟信号的误差较大且不便于处理等。

编辑本段

表面粗糙度仪发展历史

传统表面粗糙度测量仪的改进方案

为了克服传统 表面粗糙度测量仪 的不足，应该采用计算机系统对其进 行改进。例如，英国兰克精密机械有限公司制造的“泰吕塞夫 (TALYSURF”) 10 型和我国哈尔滨量具刃具厂制造的 2205 型表面粗糙度测量

仪就采用了计算机系统，使其性能较之传统表面粗糙度测量仪有极大的提 高。其基本原理如图 4 所示，从相敏整流输出的模拟信号，经过放大及电 平转换之后进入数据采集系统，计算机自动地将其采集的数据进行数字滤 波和计算，得到

各种加工表面得到的表面光洁度

测量结果， 测量结果及轮廓图形在显示器显示或打印输出。 图 4 改进后的 表面粗糙度测量仪工作原理框图要采用计算机系统对传统的表面粗糙度测 量仪进行改进，就要编制相应的计算机软件，最好采用比较直观的菜单形 式。可以按如图 5 所示的菜单使用流程图编制软件：

图 5 菜单使用流程框图

改进后的表面粗糙度测量仪的功能及使用效果 由于采用计算机系统，将模拟信号转换为数字信号进行灵活的处理， 显著地提高了系统的可靠性，所以既大大增加了测量参数的数量，又提高 了测量精度。例如：哈尔滨量具刃具厂制造的 2205 型表面粗糙度测量仪的 测量参数多达二十六个，测量范围为 0.001 ～ 50μ m，可任选 1～5 倍的取样

长度作为评定长度，测量结果及图形在显示器、打印机或绘图仪上非常直 观地输出来。它还采用了较为先选的可选择的数字滤波器，它与模拟滤波 器相比其特性更为准确，且不会有元器件参数误差带来的影响。另一方面， 若在表面粗糙度测量仪测量实验的教学过程中引入改进后的表面粗糙度测 量仪，就实验的直观教学功能而言，也很有意义。改进后的电动输廓仪， 通过计算机软件与硬件的结合 ( 尤其是软件 )大大加强了实验过程的直观 性，这体现在以下几个方面：

(1) 整个实验过程非常直观地通过软件的各级菜单进行控制。操作简 单、一目了然。 (2) 输入与显示同步，即在测量进行过程的同时，触针在 被测表面上滑行的轨迹动态地显示在计算机屏幕上。 (3) 测量结果及相关 图形能非常直观地、准确地输出在显示器、打印机或绘图仪上。很显然， 以上这些直观的教

粗擦度仪 学效果是其它传统的表面粗糙度测量实

验方法所不具备的。它在得到正确 的测量结果的同时，还充分运用了直观教学的原理，帮助学生加深对表面 粗糙度的概念及其各种参数的直观理解。 结语

(1) 传统的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工 作台等主要部件组成，从输入到输出全过程均为模拟信号。而在传统的表 面粗糙度测量仪的基础上，采用计算机系统对其进行改进后，通过模 - 数转 换将模拟量转换为数字量送入计算机进行处理，使得仪器在测量参数的数 量、测量精度、测量方式的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极 大的提高。 (2) 从前面的分析知，整个改进方案并不复杂，因此对于目前 仍广泛使用的传统的表面粗糙度测量仪的改进具有一定的意义。 (3) 随着 电子技术的进步，某些型号的表面粗糙度测量仪还可将表面粗糙度的凹凸 不平作三维处理， 测量时在相互平行的多个截面上进行， 通过模 - 数变换器， 将模拟量转换为数字量，送入计算机进行数据处理，记录其三维放大图形， 并求出等高线图形，从而更加合理的评定被测面的表面粗糙度。粗糙度∶ 以前一般叫 表面光洁度 ，是用来评定工件表面质量的专业术语，最早一般 用对比样板来评定工件表面粗糙度，从▲1

到▲ 14 一共分为 14 个等级，随

着科技的发展使用者对工件表面质量要求也越来越高，原来的检测手段已 经不能满足我们的需求，这也就加快了表面粗糙度仪的诞生。粗糙度仪是 检测工件表面粗糙度的数字化电子仪器，由于准确度高、稳定性好、便于 操作等优点迅速普及开来。

编辑本段 粗糙度仪分类

粗糙度仪又叫表面粗糙度仪、表面光洁度仪、表面粗糙度检测仪、粗 糙度测量仪、粗糙度计、粗糙度测试仪等多种名称，国外先研发生产后来 才引进国内，目前市场上粗糙度仪品牌主要有：英国泰勒粗糙度仪、德国 马尔粗糙度仪、德国霍梅尔表面粗糙度仪、日本三丰粗糙度仪、东京精密 粗

表面粗擦度轮廓中线

糙度、瑞士泰萨粗糙度仪、英国易高粗糙度这些都是国外生产厂商品牌； 国内生产厂家品牌主要有：北京时代粗糙度仪、哈量粗糙度仪、宁波联合、 上海泰明、 304、威尔逊、兰泰等。其中时代集团生产的粗糙度仪（时代粗 糙度仪）在国内占有 80%左右的市场份额。粗糙度仪从测量原理上主要分为 两大类：接触式和非接触式，接触式粗糙度仪主要是主机和传感器的形式， 非接触式粗糙度仪主要是光学原理例如激光表面粗糙度仪。从测量使用的 方便性上说又可分为：袖珍式表面粗糙度仪（代表性产品主要有：时代 TR100、TR101、TR110、TR150袖珍式表面粗糙度仪和现已停产的英国泰勒 DUO袖珍式表面粗糙度仪） 、手持式粗糙度仪 （代表性产品主要有 TR200/220 手持式粗糙度仪、泰勒 25 粗糙度仪、 M1/M2粗糙度仪等品牌型号，不一一 列举）、便携式粗糙度仪 （代表性产品主要有 TR240 便携式粗糙度仪和 TR30 粗糙度形状测量仪等）、台式粗糙度仪（品牌型号较多一一列举，有些手 持式粗糙度仪和便携式粗糙度仪配上相应的测量平台即可以当台式粗糙度 仪使用）。粗糙度仪从功能又可划分为：表面粗糙度仪、粗糙度形状测量 仪（ TR300粗糙度形状测量仪是界于表面粗糙度仪和表面粗糙度轮廓仪之间 的一款测量表面粗糙度的仪器，也可说是微观表面粗糙度轮廓仪）和表面 粗糙度轮廓仪（代表性产品主要有英国泰勒表面粗糙度轮廓仪、德国马尔 粗糙度轮廓仪、德国霍梅尔表面粗糙度轮廓仪、日本三丰表面粗糙度轮廓 仪）。

编辑本段

表面粗糙度的国家标准主要术语及定义

1. 表面粗糙度取样长度 L 取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所 规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上取样。

2. 表面粗糙度评定长度 Ln 由于加工表面有着不同程度的不均匀性， 为 了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性， 规定在评定时所必须的一段表 面长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长度

Ln

3. 表面粗糙度轮廓中线 m 轮廓中线 m是评定表面粗糙度数值的基准线。 评定参数及数值 国

粗擦度 RA计算公式 2

家规定表面粗糙 度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。

4. 表面粗糙度高度参数 (1) 轮廓算术平均偏差 Ra 在取样长度 l 内，轮 廓偏距绝对值的算术平均值。 (2) 微观不平度十点高度 Rz 在取样长度内最 大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和。 (3) 轮廓最 大高度 Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离， 表面粗 糙度间距参数共有两个： (4) 轮廓单峰平均间距 S 两相邻轮廓单峰的最高 点在中线上的投影长度 Si ，称为轮廓单峰间距，在取样长度内， 轮廓单峰 间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。 (5) 轮廓微观不平度的平均间距 Sm 含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度 Smi，称轮廓微观不平间

距，表面粗糙度综合参数 (6) 轮廓支承长度率 tp 轮廓支承长度率就是轮廓 支承长度 np 与取样长度 l 之比。

编辑本段

表面粗糙度理论与标准的发展

表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经 历了由定性评定到定量评定两个阶段。 表面粗糙度对机器零件表面性能的 影响从 1918 年开始首先受到注意， 在飞机和飞机发动机设计中， 由于要 求 用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强 度的影响加以研究。但由于测 量困难，当时没有定量数值上的评定要求， 只是根据目测感觉来确定。在 20 世纪 20～ 30 年代，世界上很多 工业国家 广泛采用三角符号 (??) 的组合来表示不同精度的加工表面。

: 为研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需 要，从 20 年代末到 30 年代，德国、美国 和英国等国的一些专家设计制作 了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用 光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度 创造了条件。从 30 年代起，已对表 面粗糙度定量评定参数进行了研究， 如美国的 Abbott 就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来 表征表面粗糙度。 1936 年

粗擦度参数 RY定义

出版了 Schmaltz 论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值 的标准化 提出了建议。但粗糙度评定参数及其数值的使用，真正成为一个 被广泛接受的标准还是从 40 年代各国相应的 国家标准发布以后开始的。

首先是美国在 1940 年发布了 ASA B46.1 国家标准，之后又经过几次修 订，成为现行标准 ANSI/ASME B46. 1-1988 《表面结构表面粗糙度、表面波 纹度和加工纹理》，该标准采用中线制，并将 Ra 作为主参数；接着前苏 联 在 1945 年发布了 GOCT27-1945《表面光洁度、表面微观几何形状、分级 和表示法》国家标准，而后经过了 3 次修订成为 GOCT27-1973《表面粗 糙度参数和特征》 ，该标准也采用中线制， 并规定了包括轮廓均方根偏差 即 现在的 Rq) 在内的 6 个评定参数及其相应的参数值。另外，其它工业发达国 家的标准大多是在 50 年代制定的， 如联邦德国在 1952 年 2 月发布了 DIN4760 和 DIN4762 有关表面粗糙度的评定参数和术语等方面的标准等。

编辑本段

表面粗糙度标准中的基本参数定义

随着工业的发展和对外开放与技术合作的需要，我国对表面粗糙度的 研究和标准化愈来愈被科技和工业界所重视， 为迅速改变国内表面粗糙度 方面的术语和概念不统一的局面，并达到与国际统一的作用，我国等效采 用国际标准 化组织 (ISO) 有关的国际标准制订了 GB3505-1983《表面粗糙度 术语表面及其参数》。 GB3505专门对有关表面粗糙 度的表面及其参数等术 语作了规定，其中有三个部分共 27 个参数术语： a. 与微观不平度高度特 性有关的表面粗糙度参数术语。其中定义的常用术语为：轮廓算术平均偏 差 Ra、 轮廓均方根偏差 Rq、轮廓最大高度 Ry 和微观不平度十点高度 Rz 等 11 个参数。

b. 与微观不平度间距特性有关的表面粗糙度参数术语。其中有轮廓微 观不平度的平均间距 Sm、 轮廓峰密度 D、轮廓均方根波长 lq 以及轮廓的 单峰平均间距 S等共 9 个参数。

c. 与微观不平度形状特性有关的表面粗糙度参数术语。这其中有轮廓 偏斜度 Sk、 轮廓均方根斜率 Dq 和轮廓支承长度率 tp 等共 5 个

3. 精密加工表面性能评价的内容及其迫切性 表面粗糙度参数这一概念开始提出时就是为了研究零件表面和其性能 之间的关系，实现对表面形貌准确 的量化的描述。随着加工精度要求的提 高以及对具有特殊功能零件表面的加工需求， 提出了表面粗糙度 评价参

数的定量计算方法和数值规定，同时这也推动了国家标准及国际标准的形 成和发展。 4. 表面粗糙度理论的新进展 表面形貌评定的核心在于特征信 号的无失真提取和对使用性能的量化评定，国内外学者在这一方面 做了大 量工作，提出了许多分离与重构方法。随着当今微机处理技术、集成电路 技术、机电一体化 技术等的发展，出现了用分形法、 Motif 法、功能参数 集法、时间序列技术分析法、最小二乘多项式 拟合法、滤波法等各种评定 理论与方法， 取得了显著进展， 下面对相对而言比较成熟的分形法、 Motif 法、特定功能参数集法进行介绍。 表面粗糙度仪 (光洁度 )的国家标准主要 术语及定义

本资料给出的参数符合 GB/T3505-2000 《产品几何技术规范表面结构 轮廓法 表面结构的述语、定义及参数》、符合 GB/T6062-2002 《产品几何 量技术规范( GPS)表面结构 轮廓法接触(触针)式仪器的标称特性》。 编辑本段

表面粗糙度关键技术术语

(1) 表面粗糙度： 取样长度 L 取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度， 它在轮廓总的走向上取样。

(2) 表面粗糙度： 评定长度 Ln 由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表 面的粗糙度特性，规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或数 个取样长度，称为评定长度 Ln。

(3) 表面粗糙度： 轮廓中线(也有叫曲线平均线) M 轮廓中线 M是评定表面粗糙度数值的基准线。

编辑本段

粗擦度评定参数及数值

国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。 表面粗糙度高度参数共有三个 :

(1) 轮廓算术平均偏差 Ra ： 在取样长度 L 内，轮廓偏距绝对值的 算术平均值 。

(2) 微观不平度十点高度 Rz

在取样长度 L 内最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平 均值之和。

(3) 轮廓最大高度 Ry

在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。 表面粗糙度间距参数共有两个：

(4) 轮廓单峰平均间距 S 两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度 Si ，称为轮廓单峰间距， 在取样长度 L 内，轮廓单峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。

(5) 轮廓微观不平度的平均间距 Sm 含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度 Smi，称轮廓微观不平间 距。

表面粗糙度综合参数：

(6) 轮廓支承长度率 tp 轮廓支承长度率就是轮廓支承长度 np 与取样长度比。

L 之