表面轮廓仪

表面轮廓仪的工作原理是什么？触针式轮廓仪使金刚石针尖（通常半径 2 µm 或 5 µm）在小力作用下以恒定速度划过表面，传感器将其垂直位移转换为电信号。原始轮廓经高斯滤波器按截止波长（如 0.8 mm）分离为粗糙度和波纹度，并按 ISO 4287 计算 Ra、Rz 和 Rq 等参数。光学轮廓仪采用白光干涉、共聚焦显微或焦点变化，在垂直扫描时通过分析条纹对比度或清晰度确定每个像素的高度。它们在不接触样品的情况下生成面形图，并给出 ISO 25178 定义的 Sa 和 Sq 等参数。## 表面轮廓仪有哪些型号？- 接触式触针表面粗糙度轮廓仪：带电动驱动和电感或激光传感器的台式触针仪器，可按 ISO 4287 测量机加工件的二维粗糙度和波纹度。- 白光干涉三维光学轮廓仪：采用垂直扫描白光干涉的非接触轮廓仪，可绘制面形，垂直分辨率达亚纳米级，并输出 Sa、Sq 和台阶高度。- 共聚焦激光扫描三维表面轮廓仪：利用扫描激光和针孔确定各点聚焦高度的非接触轮廓仪，可得到陡峭、粗糙和多材料表面的三维粗糙度。- 便携式手持表面粗糙度仪：内置导头传感器的电池供电袖珍触针仪器，可在车间数秒内测量 Ra、Rz 和 Rq。- 纳米尺度粗糙度用原子力显微轮廓仪：通过感测尖锐悬臂针尖与表面之间作用力来测量纳米尺度形貌的扫描探针仪器。## 如何选择合适的型号？主要选择是接触式还是非接触式。触针式仪器可溯源，对陡坡和污物耐受，是机加工件 ISO 4287 粗糙度的基准，但可能划伤软质表面，且无法分辨小于针尖半径的特征。光学轮廓仪可快速测绘面积，适合精细涂层、MEMS 和薄膜，并给出三维参数，但对透明、极陡、高反射或高吸收表面有困难。应考虑垂直量程和分辨率、横向分辨率、扫描长度、样品尺寸和重量、隔振、软件滤波器，以及工作是否遵循 ISO 21920、ISO 25178 或 ASTM D7127。便携式粗糙度仪适合车间检查。## 表面轮廓仪用于哪些领域？表面轮廓仪广泛用于机加工件表面粗糙度、半导体薄膜台阶高度、光学元件粗糙度、涂层和磨痕分析、医疗植入物表面质量。## 适用哪些标准与认证？表面轮廓仪相关工作通常依据 ISO 4287、ISO 21920-2、ISO 25178-2、ISO 4288、ASTM D7127。CE 等仪器认证需按具体配置逐项确认，不作默认承诺。## 采购前需要考虑哪些要点？应将仪器放置在隔振台或重型台面上并远离气流，因为纳米级信号容易受到干扰。应按规定间隔用有证台阶高度或粗糙度标准器校准垂直和水平标尺，并定期检查触针磨损或针尖半径。测量前清洁样品并调平安装。方法中应规定截止波长、评定长度和滤波器类型，因为 Ra 取决于它们。对软质材料保持较小触针力并检查划痕。光学系统需要清洁物镜，并定期用网格标准器进行横向校准。