位移测量分为线位移测量和角位移测量

2、非接触式轮廓仪
国家标准中规定的评定 基准为轮廓中线，
有
1、最小二乘中线
n
yi2 min
i 1
2、算术平均中线。中
线上下部分所包含的轮
廓面积相等(常用)
n
n
Fi Fi'
i 1
i 1
表面粗糙度的高度评定 参数：
轮廓算术平均偏差:
Ra
1 l
l 0
y
dx
n
或 ( yi ) / n i 1
部分测量角位移的传感器的性能及特点。
型式 滑线变阻式 变阻器
测量范围
精确度
0°~360°
±0.1%
0~60转
±0.5%
差动变压器式
0°~±120 °
(0.2~2.0) %
应变计式 自整角机 旋转变压器
±180° 360° 360°
1%
装有测针T的杠杆M固定在绕有线圈的磁铁中心枢轴上，触针垂 直位移改变磁铁两端的空气隙，转换为电感线圈的电感量变化， 从而对载波信号进行调制，产生交变电流，然后再通过解调器获 得截面轮廓信号，送入下级放大和运算电路。这类电感传感器的 特点是输出信号只和触针位移有关，亦称位移灵敏传感器，它可 以把轮廓图形逐点描绘出来，所以一般带有记录器。
位移测量的基本概念 位移测量的方法 位移传感器 位移测量的应用
位移测试包括线位移和角位移的测试。位移测试在工程中的 应用十分广泛，这不仅因为在各种工程中经常需要精确地测量 物体的位移或位置，而且还因为速度、加速度、力、压力、扭 矩、温度、流量及物位等参数的许多测试方法，都是以位移测 试作为基础的。
（1）积分法
测量运动体的速度或加速度，经过 积分或二次积分求得运动体的位移。
例如在惯性导航中，就是通过测量 载体的加速度，经过二次积分而求得载 体的位移。
（2）回波法
从测量起始点到被测面是一种介质，被测 面以后是另一种介质，利用介质分界面对波的 反射原理测位移。
例如激光测距仪、超声波液位计都是利用 分界面对激光、超声波的反射测量位移的。相关 测距则是利用相关函数的时延性质，将向某被测 物发射信号与经被测物反射的返回信号作相关处
通过位移传感器，将被测位移量的变化 转换成电量（电压、电流、阻抗等）、流量、 光通量、磁通量等的变化。位移传感器法是目 前应用最广泛的一种方法。
一般来说，在进行位移测量时，要充分 利用被测对象所在场合和具备的条件来设计、 选择测量方法。
表面粗糙度测量
表面粗糙度测量是一种微观几何形状误差。
特点：量值小（小于1mm)，变化频率高，所以粗糙度测 量方法必须具有分辨率高和频响快的特性。
±0.1% ±(2~3)% ±(2~3)%
±1% ±1%
不牢固
牢固，使用方便，需温度 补偿和高绝缘电阻
满刻度 ±2%
输出幅值大，温度灵敏性 高
差动 变 压器
螺管
电
式
感
式
0.1~5mm 0.2~100mn
±(1~3)% ±(0.1~3)%
涡流 式
±0.25~±2 50mm
±(1~3)%
±0.5% ±0.5%
位移测量可以是绝对位置和相对位置的测量。 位移测量分为线位移测量和角位移测量。 常用的位移测量传感器有
➢ 电阻式、电感式、电容式、感应同步器、磁棚、光栅 等。
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位移测量方法
位移测量包括线位移测量和角位移测量。位 移测量的方法多种多样，常用的有下述几种。
（1）积分法 （2）回波法 （3）线位移和角位移相互转换 （4）位移传感器法
理，求得时延τ，从而推算出发射点与被测物之
间的距离。
（3）线位移和角位移相互转换 被测量是线位移时，若测量角位移更方
便，则可用间接测量方法，通过测角位移再 换算成线位移。
同样，被测量是角位移时，也可先测线位 移再进行转换。
例如汽车的里程表，是通过测量车轮转 数再乘以周长而得到汽车的里程的。
（4）位移传感器法
常用线位移传感器的性能与特点
型式
测量范围
精确度
线性度
特点
滑线
变 阻 式
变阻器
1~300mm 1~1000mm
±0.1% ±0.5%
±0.1% ±0.5%
分辨力较高，机械结构不 牢固，大位移时在电刷上 加杠杆机构
结构牢固，寿命长，分辨 力较差，电噪声大
不粘贴
电来自百度文库
阻
粘贴
应
变
式
半导体
±0.15%应变 ±0.3%应变 ±0.25%应变
1. 接触式轮廓仪（触针式轮廓仪）
针描法是一种接触式测量方法。用一个很尖的触针垂直 于表面横移，触针将随着表面轮廓几何形状作垂直起伏 运动，把这个微小位移的信号转换成电量加以放大，再 进行运算处理即可获得某个表面光洁度参数数值，或者 用记录器描绘出放大了的表面轮廓图形（早期曾经采用 机械或机械一光学的方法放大触针的垂直位移量，现基 本上已被淘汰）。
分辨力高，寿命长， 后续电路较复杂
测量范围宽，使用方 便可靠，寿命长，动 态性能较差
结构简单，耐油污、
水，被测对象材料，
<3%
灵敏度不同，线性范
围须重校
变面
电
积
容
式
变间
隙
(10-3 ~10)mm
(10-8 ~100)mm
±0.005% 0.1%
±1% ±1%
线性范围大，精确度 高，受介质常数影响 大（温度，湿度）
分辨力高，非线性较 大
霍尔元件
±1.5mm
0.5%
感应同步器
10-3 ~10000mm
2.5μm/250m m
长光栅
10-3 ~1000mm
3μm/1m
长磁栅
10-3 ~10000mm
5μm/1m
结构简单，动态特性好， 对温度敏感
模、数混合测量系统， 数显
同上，分辨力高 (0.1~1μm)
制造简单，使用方便， 分辨力1~5μm
微观不平度十点高度：
5
5
Rz ( ymax pi yminvi ) / 5
i 1
i 1
轮廓最大高度：
表面粗糙度的评定方法
Ry ypmax yvmax
常用的位移传感器
在很多情况下，位移可以通过位移 传感器直接测得。
用于线位移测量的传感器的种类很多，较 常见的线位移传感器的主要特点及使用性能列 于表中。
位移是向量，它表示物体上某一点在一定方向上的位置变动。 因而对位移的度量，除了确定其大小之外，还应考虑其方向。 一般情况下，应使测量方向与位移方向重合。
位移
电感、电阻、 电容、光栅、
电压、电流、 数字量
感应同步器等
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位移的测量
位移测量应用很广，是最基本的测试技术之一。 ➢ 如物体位置的移动量，物体的变形量，零部件的位置、 厚度、距离等。 ➢ 还可以通过测最位移量，来反映其他参数，如力、扭 矩、速度、加速度等的变化。