第二

基于光学干涉原理的测量技术

表面粗糙度是评定多种工件表面质量的一个重要指标。研究并测试表面粗糙度

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是生产加工领域 个很重要的研究方向。传统的表面粗糙度测量方法可分为两
类：接触式和非接触式。接触式测量方法的代表产品是触针式轮廓仪。当前，
国内外广泛应用的触针式粗糙度测量仪器是用一个尖端半径很小的触针压在被
测表面上作横移扫描，触针跟随表面轮廓的形状作垂直位移，可以说是最大可
能地再现了工件的表面状况。然而这种测量方法有很大的缺陷，测试精度不能

 

保证、测量速度慢、实现在线检测困难 。近年来，国内外对具有快速、非破坏
性、可在线测量特征的非接触式检测技术的研究十分活跃，主要依靠光学、电
磁波和图像处理等技术手段实现表面粗糙度非接触测量。本文主要介绍几类非
接触式表面粗糙度的测量技术。
    相干光照射到工作表面同一位置时，由于光波的相互位相关系，使合成光强

度发生周期性变化，即产生光波干涉现象。传统的干涉法是测量是用相干光照

射工作表面然后与参考光相比较，观察干涉条纹。但在实际测量中，易于获得

的条纹图样并不能得到光程差图，而是显示等高图。只有对干涉条纹做适当变

换，才能用来定量检测表面粗糙度。一般而言，干涉法测量表面粗糙的，测试

精度取决于光的波长。但是，干涉条纹的分辨率是以光波长的一半为极限的，

仅从条纹的状态无法判断表面是凸起还是凹陷。因此，作为一种具有较好分辨

率，宽测量范围的表面粗糙度在线检测技术，这种干涉法测量技术还有待遇进

步发展。

    相对干涉光强法是根据光学干涉基本原理提出来的测量方法。在同一干涉级

次的最大干涉光强与最小干涉光强之间，即最亮干涉条纹与同级最暗干涉条纹

之间，干涉光强随标准件与待测件之间的间隙大小或者光程差的变化而变化。