Способ измерения высоты шероховатости

.ИИИо 1 ЕМА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еридляаснин,К К СССР1980.та шер-механи9 1,оторои соотс удвоенному шаг неровнос- а нно оцениватьф онтрасту спеклверхности, максимум т на оси абсци овностей. Зная тст шагу н тей, м высоту но н средствтей по еровны. 1 рукту ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ ШЕРОХОАТОСТИ57) Изобретение относится к иелькой технике и предназначен измерения углового распределения рсеянного света и косвенной бесконтатной оценки параметров рассеивающейповерхности, Цель изобретения - расширение диапазона измерений высотышероховатости. Измерение контрастаспекл-структуры с набором объективовпозволяет построить зависимость контраста от диаметра светового пятна наИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля качества поверхности.Целью изобретения является расширение диапазона измерений высот шероховатости поверхностей.На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа.Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, сменные объективы 2, фокусирующие излучение на объект 3, установленный на узел 4 крепления образца, соединенный через редуктор 5 с электродвигателем 6. Отсчетный микроскоп 7 регистрирует углы поворота образца. Поворот осуществляется узлом 8 автоматического вращения с приводом от электродвигателя 9. Приемная система устройства состоит из апертурной диафрагмы 10, объектива 11 и фотоприемника 12, сигнал с которого через согласующее устройство 13 поступает на ЭВМ 14, а при необходимости - на вход самописца 15. Управление автоматическим перемещением и вращением образца производится с помощью пульта 16.Когерентное излучение, сфокусированное на исследуемой поверхности и отраженное ею, создает спекл-структуру в плоскости наблюдения, При этом контраст С спекл-структуры может быть определен по формулеС =8,/1,где 8 - среднеквадратичное отклонекие интенсивности 1 от среднего значения ( 1).Контраст спекл-структуры связан с высотой неровностей рассеивающей погверхности. Регистрацию спекл-структуры производят при перемещении образца в заданном направлении, так как интерференционная картина перемещается вместе с образцом.В области сферического фронта регистрируемой волны контраст спеклструктуры определяется по формуле С = 6 /Ф/2)где 6 - среднеквадратичное изменеУние фазы;М - число коррелированных площадей, участвующих в создании спекл-структуры.Введение сменных фокусирующих объективов обеспечивает измерение шаго С = 4 2 4 Убсоя /Л М 44 где б 456 сов в =б среднеквадратичная высотанеровностей фугол: падения излучения наобразец,сдлина волны света,коэффициент, зависящий ототклонения приемной системы.от угла зеркального отражения ( 3 ) 1). у50 Расстояние 2, ст плоскости изображения сменных объективов 2 до объектива 11 приемной системы соответствует расстоянию практической бесконечности 2Р /Л, где й - поперечныйразмер изображения источника, создавого параметра шероховатости, что позволяет измерять высоту неровностейпо контрасту спекл-структуры беэ при 5влечения других способов а также даЭет полную информацию о параметрах шероховатости - шаговом и высотном, Измерение шага основано на принципе оптики спеклов: максимальный контрастспекл-структуры Спри даннойвысоте неровностей создает двухлучевая интерференция. Это условие выполняется, когда число коррелированныхплощадей в освещенном пятне Б = 2,Измерение контраста последовательнос каждым объективом, создающим на исследуемой поверхности различный размер освещаемой зоны, позволяет построить кривую зависимости С от диаметра пучка. Экстремальная точка зависимости соответствует на оси абсцисс удвоенному шагу неровностей.Кроме того, возможность работы в зонемаксимального контраста повышает чувствительность устройства к высоте неровностей, т,е. расширяется областьизмеряемых высот неровностей и числоизмеряемых параметров.Возможность вращения узла креплеЗО ния образца вокруг оси гониофотометрапозволяет изменять угол падения излучения на образец в пределах 0-90Увеличение угла падения света уменьшает фазовый отклик на высоту неров 35ностей пропорционально косинусу углападения,При 6 с 1 зависимость контрастаот высоты неровностей выражается линейной зависимостью1332204 Составитель В.ВарнавскийТехред М.Ходанич орректор А.Обр Редактор И.Шу Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., Заказ 3825 3 исное 4 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,роектная ваемого объективом 2 на поверхностиобразца 3, Фотоприемник 12 расположенна оптической оси приемной системы иудален от плоскости изображения объектива 11 , находящейся вблизиего фокальной плоскости , нарасстояние где й - фокусное расстояние объектива 11а - апертура объектива 11. Порог чувствительности к высоте неровностей составляет 5 А. Теоретический анализ ошибки измерения среднеквадратичной вариации фазы световой волны на неровностях поверхности методом спекл-интерферометрии дает величину менее 1%. Формула изобретенияСпособ измерения высоты шероховатости, заключающийся в освещении обраэца и регистрации отраженного отнего излучения при различных углахповорота образца относительно падающего излучения, о т л и ч а ю щ и Й -с я тем, что, с целью расширения 1 О диапазона измерений, освещение производят сфокусированным, когерентнымизлучением, измеряют контраст спеклструктуры в ближнем поле дифракциипри перемещении образца в плоскости 1 изображения фокусирующего объектива,изменяют размер сфокусированного пятна до получения максимального контраста спекл-структуры и по измеренномумаксимальному контрасту и размеру соответствующего ему сфокусированногопятна судят об абсолютном значениивысоты шероховатости.