[实用新型]光纤微传感表面形貌和粗糙度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪，尤其是一种光纤微传感表面形貌和粗糙度测量装置。

背景技术

加工件表面粗糙度是指工件表面的加工痕迹的平整和光滑程度，它是加工零件的重要特性指标之一。随着近代工业生产加工水平与相关科学技术的发展，世界各国在这一领域做出的研究也颇为深入，各国的科技工作者都试图寻找一种不受人为因素影响、测量效率更高的表面测量仪。从探测方式上，表面粗糙度测量可以分为非接触和接触式两种，非接触式测量利用对表面形貌没有影响的手段间接反映被测表面信息，如，依靠光学、电磁波和图像处理等手段实现表面粗糙度测量的方法。这种方法不会引起工件表面划伤与变形，但受光学材料性能、工件安装、倾斜程度以及环境因素影响过大，而且其结构复杂，不便携带，其使用受到了一定的限制。从技术原理上，表面粗糙度测量方法常见有：粗糙度样板比较法(被测表面与标有一定高度参数的粗糙度样板相比较来确定粗糙度参数的方法)，光切显微镜测量法(利用光切原理，借助光切显微镜测量表面粗糙度)，干涉显微镜测量法(是采用光波干涉原理测量)，电动轮廓仪感触法(也叫针描法，采用电动轮廓仪，利用仪器的触针与被测表面相接触，并使触针以一定速度沿着被测表面移动，由于被测表面有微小的峰谷，使触针在滑动的同时还沿轮廓的垂直方向上下运动。触针运动的微小变化通过传感器转换成电信号，记录显示)。在现代测量中，越来越高的技术指标和测量精度要求有新型、快速、柔性好、能直接进行非破坏检测的传感器实现非接触测量。光纤用于传感是光电子技术的新结晶，它具有常规检测技术不可比拟的诸多优点，而且能实现“传”和“感”的合二为一，所以用光纤传感器进行非接触测量是当今测量领域中传感技术发展的主导方向之一。但目前见到的光纤表面粗糙度传感器主要是利用光纤对光的传输特性。当一束光以角度θi入射到被测表面时，如果表面是理想光滑的，入射光将沿镜反射方向全部反射；如果表面是粗糙的，入射光的一部分或全部会产生散射并偏离镜反射角θs，因此空间某角度内的光能变化，可以反映表面粗糙度的特征。光纤光栅传感器可以测量1个微应变的微小位移变化，且具有灵敏，质量轻，径细，利用此原理，可制作成触针式表面粗糙度和工件表面形貌度测量仪器。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，使用方便，测量精度高的光纤微传感表面形貌和粗糙度测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种光纤微传感表面形貌和粗糙度测量装置，包括一立柱，所述立柱上套有一个水平设置的能够上下移动的工作台，所述工作台上设有若干孔，每个孔中均设有一个能上下微调的伸出杆及弹性细触针，所述弹性细触针设置于伸出杆的下端，所述弹性细触针表面上刻槽敷设有光纤布拉格光栅，光纤布拉格光栅通过光纤与光纤光栅解调器相连，光纤光栅解调器通过线路与数据处理装置相连。

所述立柱上套有精密滚轴丝杠，工作台通过螺丝套在精密滚珠丝杠上，由精密驱动机构驱动滚珠丝杠转动，带动工作台上下移动。

所述伸出杆通过微调机构设置于工作台的孔中，所述微调机构与螺旋测微器的微调机构一致，在此不再赘述。

所述伸出杆下端焊接弹性细触针，光纤布拉格光栅沿着弹性细触针纵向方向表面刻槽敷设，保证光纤布拉格光栅仅仅受细触针的压力和张伸力。若干弹性触针上的光纤布拉格光栅通过光纤连接到光纤光栅解调仪上，分析出触针受的压应变和张伸应变，解调仪连接计算机进一步数据处理，结合触针的空间排列和位置，描绘出工件表面形貌和粗糙度。

所述工作台下面是放置工件的移动导轨工作台，用来移动工件，进行工件表面粗糙度的扫面测量。

本实用新型采用上述技术方案，应用时，将工作台调节至被测试件上部，通过微调弹性细触针，使所有弹性触针的针头均接触于被测试件表面，然后由精密驱动机构驱动放置检测工件的导轨工作台等速水平移动，触针感受被测表面的粗糙度和形貌，引起弹性细触针的不同受力微变形、微位移，每个光纤布拉格光栅产生与微位移成线性关系的反射谱中心波长漂移，反射谱变化经光纤传输到光纤光栅解调器，再经数据处理装置，分析工件表面的面粗糙度和形貌，即可确定被测试件表面形貌和粗糙度。

本实用新型的有益效果是，光纤光栅检测微位移精确度、灵敏度高，触针径细可检查工件内部的粗糙度，可多个触针排列，作线扫描，形成面粗糙度和形貌度，经计算机进一步处理，可得到工件表面形貌度图像，效率高，仪器结构简单，成本低。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；