采用针描法原理的表面粗糙度仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成。
电感传感器是轮廓仪的主要部件之一,其工作原理,在传感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。
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。
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,无损检测资源网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0.02-10μm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。
霍尔的使用注意事项:
(1)为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,可以用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。
(2)使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。
(3)在大多数场合,霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力,一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的,但当有更强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有:
- 调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小;
- 在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩;
- 选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块。
(4)测量的较佳精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得较佳精度,原边可使用多匝,即:IpNp=额定安匝数。另外,原边馈线温度不应超过80℃。