表面粗糙度測(cè)量

粗糙表面包括隨機(jī)粗糙表面和結(jié)構(gòu)有周期性變化的規(guī)則表面。可以用均方根表面粗糙度h和相關(guān)長(zhǎng)度L予以描述。通常可以根據(jù)給定方向上的表面高度變化，用表面粗糙度儀來(lái)進(jìn)行參數(shù)測(cè)定。但對(duì)于易損表面或其表面粗糙度在微米以下的表面測(cè)定，機(jī)械式表面粗糙度測(cè)量?jī)x器已無(wú)能為力。超聲波頻譜分析儀是評(píng)價(jià)此類(lèi)表面參數(shù)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(cè)量。其中，背面反射法是評(píng)價(jià)表面粗糙度較為簡(jiǎn)單的方法，可采用常規(guī)的液浸法，測(cè)出聲束垂直入射至被測(cè)表面時(shí)的反射頻譜，并以光滑表面上獲得的頻譜為參考基準(zhǔn)，對(duì)測(cè)量頻譜作歸一化處理。其反射系數(shù)可寫(xiě)成

式中，R₀為光滑表面的反射系數(shù); 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(shù)，可以間接計(jì)算均方根表面粗糙度h。圖8-5是針對(duì)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(jì)算得到的均方根表面粗糙度h隨頻率呈拋物線(xiàn)變化規(guī)律。

利用超聲波背散射法評(píng)價(jià)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(jìn)行測(cè)量，獲得粗糙表面背散射壓縮波的強(qiáng)度。圖8-7為不同均方根表面粗糙度黃銅試樣上測(cè)得的典型背散射曲線(xiàn)圖。可以看出，在5MHz及15MHz下，背散射信號(hào)強(qiáng)度與利用表面光度儀測(cè)得的表面粗糙度之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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