表面粗糙度測量

粗糙表面包括隨機粗糙表面和結構有周期性變化的規則表面。可以用均方根表面粗糙度h和相關長度L予以描述。通常可以根據給定方向上的表面高度變化，用表面粗糙度儀來進行參數測定。但對于易損表面或其表面粗糙度在微米以下的表面測定，機械式表面粗糙度測量儀器已無能為力。超聲波頻譜分析儀是評價此類表面參數特征的有用工具。

背面反射方法和背散射法都可以用于表面粗糙度的測量。其中，背面反射法是評價表面粗糙度較為簡單的方法，可采用常規的液浸法，測出聲束垂直入射至被測表面時的反射頻譜，并以光滑表面上獲得的頻譜為參考基準，對測量頻譜作歸一化處理。其反射系數可寫成

 

式中，R₀為光滑表面的反射系數; c為浸液中的聲速。

在浸液聲速c已知的條件下，利用歸一化反射系數，可以間接計算均方根表面粗糙度h。圖8-5是針對不同表面粗糙度的鋁試樣獲得的歸一化反射頻譜，可以看到，由式(8-5)計算得到的均方根表面粗糙度h隨頻率呈拋物線變化規律。

利用超聲波背散射法評價粗糙表面幾何外形的原理如圖8-6所示。采用脈沖回波方式進行測量，獲得粗糙表面背散射壓縮波的強度。圖8-7為不同均方根表面粗糙度黃銅試樣上測得的典型背散射曲線圖。可以看出，在5MHz及15MHz下，背散射信號強度與利用表面光度儀測得的表面粗糙度之間有很好的對應關系。

        

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