专利名称：超精表面粗糙度非接触式光干涉测量法的制作方法
技术领域：
本发明涉及表面粗糙度的非接触式测量，属于测量方法领域。
目前常用的金属材料表面粗糙度的测量方法有两大类即接触式测量(触针式)和非接触式测量(光切法、显微干涉法等)。接触式测量法对超精加工表面，小尺寸表面的测量较困难。无论是测量时间还是测量精度都还达不到要求，光切法(非接触式测量)可弥补上述缺陷，但难以给出便于数据处理的信息形式，而基于光散射技术的测量方法又做了表面统计规律是平稳和正态分布的假设，所以分辨率和测量精度较低。
本发明的目的是提供一种分辨率和测量精度较高的非接触式表面粗糙度测量法。
当一束入射光通过一半透半反膜射向与半透半反膜形成一夹角的待测反射面时，分别在半透半反膜表面和待测件表面反射，形成两束反射光。由于这两束反射光的光程不同，会产生干涉，形成一系列干涉条纹，该干涉图象上某一点的光强，与该点两束干涉光的光程差存在一定的函数关系。
以上述原理为依据，本发明光干涉测量法可叙述为将被测件表面与一半透半反膜形成一夹角，组成一被测系统，用光线通过半透半反膜射向被测件表面，该光线经半透半反膜及被测件表面反射后，形成相干光，通过聚光系统成象，即可得一干涉图象，再用单色仪将所得干涉图象处理成单频图象，然后通过摄象头摄取，即可在显示器上显示出单频干涉图象，再通过图象采集卡将图象输入到计算机中进行处理，求得干涉图象中的最大光强Imex和最小光强Imin，及被测点的光强Ⅰ，按下式即可求得表面粗糙度。
h＝ (λ)/(4πn) arccos(I)+C其中I＝ (2I-(Imax+Imin))/(Imax-Imin)
I-待测点实测光强，Imax，Imin分别是相邻最亮干涉条纹光强和最暗条纹的光强，λ-单色光波长，n-空气折射率，h-为待测点距半透半反膜间距离，c-为测定常数，它与被测件距半透半反膜间的平均距离等有关。令粗糙度δ＝h-c就可得所测粗糙度为δ＝ (λ)/(4πn) arccos(I) (1)说明附图如下图1为本发明光干涉测量法示意图。
结合
实施例如下将一镀有半透半反膜的玻璃板(1)放在一试件(2)上，在试件(2)与玻璃板(1)之间形成夹角为θ的空气劈尖(3)，当入射光(5)射到半透半反膜(4)上时，有一部分光线被反射，其光强为I1，其它光透过半透半反膜(4)及空气劈尖(3)到达试件(2)的表面后反射，其光强为I2，这两束光线由于有光程差，所以会产生干涉。该两束干涉光在显微镜的目镜上成象，再经过单色仪把入射的光滤成单色光，然后通过摄象头摄取，即可在显示器上显示出单色波长的干涉图象，再通过图象采集卡将图象输入到计算机中进行数据处理，即可求得干涉图象中的Imin、Imax光强以及干涉图象中待测点的光强I。这样即可由式(1)求得干涉图象中的各点的相对厚度，然后对这点的厚度按倾斜角修正。即可得试样的表面粗糙曲线。然后计算得到各粗糙度参数。
本发明由于利用了单色光的干涉图象中各点不同的光强与光线的光程差对应的关系，也就是与表面粗糙度与空气劈尖厚度的叠加值有对应的关系，所以可以精确测量表面粗糙度。其分辨率高，垂直分辨率可达纳米级、水平分辨率可达微米量级。
权利要求
1.一种超精表面粗糙度非接角式光干涉测量方法，其特征是将被测表面与一半透半反膜形成一夹角，组成一被测系统，用光线通过半透半反膜，射向被测表面，该光线经半透半反膜及被测件表面反射后，形成相干光，通过聚光系统成象，即可得一干涉图象，再用单色仪将所得干涉图象处理成单频图象，然后通过摄象头摄取，即可在显示器上显示出单频干涉图象，再通过图象采集卡将图象输入到计算机中进行处理，求得干涉图象中的最大光强Imox和最小光强Imin及被测光的光强I，按式(1)求得粗糙度。
全文摘要
一种超精表面粗糙度非接触式光干涉测量方法，属测量方法领域。本方法是将被测表面与一半透半反膜形成一夹角，组成一被测系统，用光线射向被测系统，经反射后形成一干涉图象，用摄象头摄取并在显示器上显示，再通过图象采集卡将图象输入到计算机中进行处理，求得干涉图象中的最大光强Imax和最小光强Imin及被测光强I，即可求得粗糙度。
文档编号G01B11/30GK1105121SQ94107350
公开日1995年7月12日 申请日期1994年7月8日 优先权日1994年7月8日
发明者黄平, 孟永钢, 汪仁友, 雒建斌, 温诗铸 申请人:清华大学