触针式表面粗糙度测量仪校准装置
实验室认可校准项目
抗折试验机
力值
1326
DKZ-5000
JJG476-2001《抗折试验机检定规程》
0.5kN～6kN
1kN:
Urel=0.40%(k=2)பைடு நூலகம்
56
扭矩扳子
扭矩
1325.01
Nm型
JJG707-2003《扭矩扳子检定规程》
10Nm～2000Nm
100Nm:Urel=1.2%(k=2)
57
金属洛氏硬度计
Pt100
JJG229-1998
《工业铂、铜热电阻检定规程》
铜电阻（B级）
（0～150）℃
铂电阻（B级）
（0～400）℃
0℃：U=0.054℃
（k=2）100℃：U=0.090℃
(k=2)
51
环境试验设备
温度
湿度
1504.01
101-1
WD-270B
JJF1101-2003
《环境试验设备温度、湿度校准规范》
(1.0分度)? ???????U=0.15℃??????? ??(k=2)
44
自动平衡式显示仪表
温度
1502.04
XWGJ-101
JJG74-2005《工业过程测量记录仪检定规程》
(-200～1600)℃
1100℃:
(10分度)
U=2.5℃(k=2)
45
模拟式温度指示调节仪
温度
1501.04
TE
JJG951-2000《模拟式温度指示调节仪检定规程》
(0～1000)mm
191.8mm:
U=14mm(k=2)
9
内径百分表
长度
1303.21
(50～160)mm
触针式表面粗糙度测量仪示值误差不确定度评定
XXXXX 作业指导书测量不确定度评定XXXXXX触针式表面粗糙度测量仪示值误差XXXX-0*-0*批准 XXXX-0*-0*实施触针式表面粗糙度测量仪示值误差测量不确定度评定1 校准方法（依据JJF1105-2003触针式表面粗糙度测量仪校准规范）触针式仪器的示值用一组标准粗糙度样板进行校准。
在仪器各取样长度上测量相应标准多刻线样板的a R 值，与标准多刻线样板检定证书上给出的0a R 值，比较得到相应测量条件下的仪器的示值误差。
2 标准样板与被校触针式仪器技术指标标准多刻线样板表面粗糙度样板技术指标见表一：触针式表面粗糙度测量仪技术指标见表二：3 数学模型从触针式仪器读出的示值为: a a a R R R ∆+=0 式中： 0a R —标准样板值；a R ∆—仪器的示值误差；即0a a a R R R -=∆4 方差与灵敏系数由测量数学方程可得:()()[]()()[]()0220222a a a a a c R u R c R u R c R u ⋅+⋅=∆式中：()a R u —与仪器有关的不确定度分量；()0a R u —与标准样板有差的不确定度分量；因为()1=∂∆∂=a a a R R R c ；()100-=∆∂=a a a R R R c ； 所以()()()0222a a a c R u R u R u +=∆ 5 实测记录实测记录见表三:6 不确定度分析因为标准的表面粗糙度样板，表面轮廓比较规则,因此影响a R 示值的不确定度来源主要有：()a 标准样板检定误差引入的不确定度分量1u ；()b 由于各种随机因素影响，使仪器示值不重复而引入的不确定度分量2u ；()c 被校仪器数字显示的量化误差引入的不确定度分量3u ；7 标准不确定度分量的评定()a 标准样板的扩展不确定度为%201⨯=a R a (这里0a R 为标准样板的检定值,下同),服从高斯分布(t 分布自由度为为∞→1v 的极限情形)。
表面粗糙度测量仪的结构与工作原理
2205型表面粗糙度测量 仪
4.表面粗糙度测量仪的结构
传感器：传感器是表面粗 糙度测量仪测量表面粗糙 度的关键环节，核心部分 是由金刚石触针、导头和 测量信号变换器组成。其 作用是支撑触针，将触针 在被测表面法线方向位移 转换成电信号。
传感器
4.表面粗糙度测量仪的结构
传感器的导头与触针
4.表面粗糙度测量仪的结构 驱动装置：表面粗糙度测量仪的驱动装置是使传感器触针 沿被测表面作准确匀速直线或曲线滑行并测量取值的装置。
驱动箱
4.表面粗糙度测量仪的结构
驱动箱 1-启动手柄；2-燕尾导轨；3-启动手柄限位 器；4-行程标尺；5-调整手轮；6-球形支承
脚
4.表面粗糙度测量仪的结构
计量器具检定与调修
第六章 表面粗糙度测量仪的检定与调修 第一节 表面粗糙度测量仪的结构与工作原理
第一节 表面粗糙度测量仪的结构与工作原理
【教学内容】 ●表面粗糙度测量仪的结构
●表面粗糙度测量仪的工作原理
1.表面粗糙度测量仪的用途
表面粗糙度测量仪的用途：表面粗糙度测量仪可用来测量 平面、轴、孔和圆弧等各种形状工件的表面粗糙度。表面 粗糙度测量仪所测量的粗糙度参数Ra值范围为0.04~10um。 工件表面粗糙度值小于0.04um，大于10um时，使用表面 粗糙度测量仪测量工件表面粗糙度Ra值时，都会产生较大 的测量误差。
电器箱前面板 1-测针位移指示器；2-调
零旋钮；3-电源开关
4.表面粗糙度测量仪的结构 电箱后面板
3.表面粗糙度测量仪的类型 电感式传感器结构示意图
3.表面粗糙度测量仪的类型
压电式表面粗糙度测量仪：使用压电式传感器的表面粗 糙度测量仪称为压电式表面粗糙度测量仪，压电传感器的 原理是将微小的不断变化的尺寸参数转换成压电晶体表面 的电荷变化。压电晶体是一种具有压电效应的晶体。当它 沿一定方向受外力而变形时，其表面就会产生电荷；当外 力去掉后，晶体重新回到不带电状态。
国防军工行业常见第三方计量检测项目及标准
军工行业常见第三方计量检测项目及标准广电计量杜亚俊军工 (1)电磁兼容试验 (1)测试标准 (1)军工飞机供电特性试验 (2)军用设备与分系统电磁兼容试验 (2)系统级电磁兼容试验 (3)环境与可靠性试验 (4)环境试验 (4)可靠性试验与分析 (4)力学环境类试验技术 (5)气候环境类试验技术 (5)综合环境试验 (5)整车试验 (6)仪器计量校准 (6)长度、力学类 (7)电学类 (8)热工、理化类 (9)军工我们的国防军工计量检测技术拥有五十年军工服务经验，传承军工技术，全国建有广州、长沙、武汉、无锡、天津、西安、北京，沈阳、成都、深圳10大军用实验室检测基地，辐射全国主要军工产业聚集地，同时配置国内外先进精密仪器9000多台/套，拥有各类技术人才1400多人，军工资质和测试项目齐全、试验设备先进、技术团队稳健，形成较强的军民融合型计量检测技术服务能力，能为各兵种装备部门、国防军工企业及科研院所从产品技术研发、设计、定型、样品生产到量产质控，提供计量校准、可靠性与环境试验、电磁兼容与安全测试、信息安全检测、技术培训与咨询等一站式的技术解决方案。
电磁兼容试验建有军标检测军用系统级1 0米法电磁兼容暗室1间、3米半电波暗室和军用专用电波暗室各1间，屏蔽室8间，具备了除R S 1 0 5外所有军标设备与分系统检测项目以及航空机载D O - 1 6 0 E / F / G除雷击外的所有电磁兼容和电源测试项目，可开展G J B 1 5 1 A / 1 5 2 A 1 8项试验、G J B 1 5 1 B 2 0项试验，军标系统级G J B 1 3 8 9 A 1 0项试验、G J B 1 9 2 8 6 5项试验，同时满足GJB181A飞机供电特性、GJB322A军用计算机通用规范、GJB3947A军用电子测试设备通用规范等电磁兼容试验要求。
可开展军用产品、汽车整车及零部件、航空电子产品、通信产品设备级电磁兼容检测及系统电磁兼容检测。
校准项目-全表
2
U =0.01mm U =0.03mm U =2′ U =0.03mm U =0.1° U =0.3mm U =0.1g U =0.05mm
U =0.5cm
(0～500) g
U =0.01mm
长度 质量
55
1303
U =0.01mm U= 0.2 g U =0.01mm U =2′
56
咬啮 测试器
长度 角度
1303
(1～120)mm (0～180)°
57
测试指、针 、甲、销 奶嘴 测试器 挠曲 测试器 压力头
长度
1303
58
长度 角度 长度 角度 长度
1303
59
1303
60
质量 长度 61 跌落地板
面积
1303
JJF1207-2008针规、 三针校准规范 (0.05～300)mm /JJG58-2010半径样 板检定规程 JJF(天溯）1-2012玩 (1～120)mm 具类检测器具校准规 (0～360)° 范 JJF(天溯）1-2012玩 (1～60)mm 具类检测器具校准规 45°～150° 范 JJF(天溯）1-2012玩 (0～50)mm 具类检测器具校准规 （0～6）kg 范 JJF(天溯）1-2012玩 具类检测器具校准规 范 (2～10)mm
(0～100)mm (>100～200)mm Φ(0～100)mm JJF1093-2002投影仪 校准规范 Φ(>100～500)mm 百分表：（0～ JJG201-2008指示类量 25）mm 具检定仪检定规程 千分表（0～5）mm JJF1207-2008针规、 三针校准规范 （0～25）mm 微米标尺:(0～ 100)mm 毫米标尺:(0～ 100)mm 分米标尺:(0～ 1000)mm 绝对测量：(0～ 100)mm (0～500)mm (0.5～100)mm (0～400)mm (-100～100)μm (-50～50)μm (0～1000)mm (0～100)mm （>100～300）mm
表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的测量
表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的测量在GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构术语、定义及参数》中定义了表面粗糙度幅度参数(纵坐标平均值)R a、R q、R sk、R ku和间距参数、混合参数等，虽然该标准等效采用了ISO4287:1997《几何产品规范(GPS)表面特征:轮廓法表面结构的术语、定义及参数》，但这些参数远远不能满足我国目前工业生产的需要，特别是在涉外产品中常常会提出一些非标的表面粗糙度参数的技术要求，例如R max(DIN EN ISO 4287)、RP c(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。
这些参数的正确测量直接影响产品符合性的判断，因此生产部门对这些参数的准确测量都有迫切的需求。
同时，对这些参数的正确认识及理解能有效地指导生产过程，在使产品技术指标满足要求的同时可有效降低生产成本。
笔者在实际工作中经常会为一些厂家测量这样的参数，如发动机冷凝管内表面的R max、R t等参数、轴类零件的RP c参数。
现结合实例对这些参数的定义和测量方法作一些说明，以供参考。
一、参数的定义1.参数R z(GB/T3505-2000)在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度如图1所示。
<CTSM>图1参数R z示意图</CTSM>这里R z的定义和GB/T3505-1983《表面粗糙度术语表面及其参数》中的定义已经完全不同。
GB/T3505-1983中R z符号曾用于指示“不平度的十点高度”。
正在使用中的一些表面粗糙度测量仪器大多只能测量以前的参数R z。
因此，采用现行的技术文件和图样时必须小心慎重，因为用不同类型的仪器按不同的规定计算所取得的结果之间的差别，并不都是非常微小而可忽略的。
'2.参数R max(DIN EN ISO 4287)参数R max与参数R zi之间有些关系，因此首先介绍R zi的定义。
触针式表面轮廓度测量仪校准方法探讨
选 用 １ 中２ ｍ 个 ０ ｍ的标 准球 ， 传 感 器 触 针 调 整 到标 把
准球 最 高点 ， 量 长 度 为 １ｍ 作 对称 性 测 量 ， 问 隔 测 ０ ｍ， 每 ｌ￣ 量 １ ， 测４ ， 别求 出标 准球 的半 径 ， 中最 大 ｈｌ 次 共 Ｊ 次 分 其 值 与 最 小值 之 差 为仪 器 的 稳定 性 误 差 。
二 、 量 特 性 计 １传感 器 触针 （ ） ． 略
仪器 连续 工 作４ 后 ， 值 稳定 性 不超 过２ｘ ｈ 示 ｌ ｍ。
５非 对 称 性 测 量 误 差 ．
测量 同 一标 准球 的半径 ． 传感 器触 针 调整 到标 准 把
球最 高 点 ． 动 器作 匀 速 滑 行 ， 传感 器 在 垂 直 方 向 只 驱 当
过 显 示器 输 出 。 可 由打 印机 输 出 。 也
图２ 工 件 移 动 式 轮 廓 度 测 量 仪
量 仪 功 能 的 一 种 扩 展 ， 两 者 的 传 感 器 部 分 的 结 构 和
作 用 基 本 一 致 ， 以沿 用 ＪＦ １ ５ ２ ０ 《 针 式 表 面 可 Ｊ １０ — ０ ３ 触 粗 糙 度 测 量 仪 校 准 规 范 》 中关 于 传 感 器 部 分 的 准 确 度指标 。
中， 驱 动器 最大 行 程 。 Ｊ 为 驱 动器 滑 行 运 动 的直 线 度 （ 直 方 向 ） 差 中包 含 垂 误
残 余 轮廓 误 差 （ 假信 号 ）如 果 直线 度 （ 直方 向 ） 差 虚 ， 垂 误
较小 ， 明传 感器 垂 直 方 向的 虚假 信 号 也 很 小 ， 说 只要 驱
作递 增 测 量 （ 坡 ） 上 和传 感 器 在 垂 直 方 向 只作 递 减 测 量
表面粗糙度测量仪的检定一
触针针尖半径标称值/um
2
5
触针静态测量力在触针平均高 度上的最大值/N
静态测量力变化率的最大值/ （N/m）
0.00075 35
0.004 200
10 0.016
800
3.表面粗糙度测量仪传感器触针静测力及其变化率的检定
【检定方法】将触针针尖轻轻地压在电子天平上（对于导 头式仪器，导头应悬空），通过立柱的升降手轮调整传感 器的高低位置，使传感器触针位移显示指向零位。读出天 平的示值，再乘以重力加速度g，即为触针静态测量力。
计量器具检定与调修
第六章 表面粗糙度测量仪的检定与调修 第三节 表面粗糙度测量仪的检定一
第三节 表面粗糙度测量仪的检定一
【教学内容】 ●检定前的准备工作
●传感器触针针尖圆弧半径及角度的检定 ●传感器触针静测力及其变化率的检定 ●传感器导头压力的检定 ●传感器导头工作面粗糙度的检定 ●传感器导头圆弧半径的检定
2.表面粗糙度测量仪传感器触针针尖圆弧半径及角度的检定 【例如】通过万能工具显微镜测出工件圆弧上任意的三 点的坐标值。
被测工件
工件圆弧上任意三点的坐标值
X
1
86.885
2
95.459
3
102.396
Y 35.343 35.560 35.301
2.表面粗糙度测量仪传感器触针针尖圆弧半径及角度的检定
1.表面粗糙度测量仪检定前的准备工作
检定前的准备：校准触针式仪器的室内温度应在(20±3)0C 范围内，湿度不超过65％。校准室内应无影响测量的灰尘、 振动、噪声、气流、腐蚀性气体和较强磁场。被校仪器及 校准用测量设备在室内连续平衡温度的时间不少于4h。校 准前，被校仪器连续通电预热时间不少于30min。
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u1 测量重复性
A
1
0.25%
u2 多刻线样板
B
2
1
2.0%
u 3 数显量化误差
矩形 B
3
1
0.23%
标准不确定度分量中所列各分量彼此独立互不相关，则合成标准不确定度：
uc u 2 (L) u 2 (L0 ) u12 u22 u32 2.03%
5 扩展不确定度评定 取包含因子 k=2，则扩展不确定度可以表示为：
1.18 1.19 1.19 1.19 1.18 1.20 1.19 1.20 1.20 1.18 1.190
1.20 1.20 1.20 1.20 1.18 1.19 1.20 1.20 1.19 1.19 1.195
0.014μm
0.055μm
1.21 1.20 1.20 1.19 1.19 1.20 1.19 1.19 1.20 1.21 1.198
不确定度：U=（5.4%～3.6%） k=2
器
具
七、计量标准的重复性试验
根据要求，在相同的测量条件下，用 Ra 标称值为 1.24μm 的多刻线标准样板对同一粗糙 度测量仪进行重复性试验。
试验时间
测量值
xi (μm)
测量次数
年月日
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平均值 x
n
(xi x)2
十二、附加说明
1、JJF1033-2008《计量标准考核规范》 2、JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》 3、JJF1105-2003《触针式表面粗糙度测量仪校准规范》 4、计量标准履历书及重复性、稳定性考核记录 5、建立计量标准技术报告 6、计量标准考核（复查）申请表 7、计量标准量值溯源图 8、计量标准及配套设备使用说明书
S i1 n 1
1.17 1.18 1.18 1.19 1.19 1.18 1.20 1.18 1.19 1.19 1.185
0.0085
试验 条件
备注 温度(℃)
相对湿度(%) 测量方法
被测仪器名称 规格型号
被测仪器编号
/ 20.2 36 直接测量 触针式表面粗糙度测量仪 SJ-301
/
八、计量标准的稳定性考核
一、建立计量标准的目的 为了加强计量监督管理,保障国家计量单位制的统一和量值的准确可
靠,有利于公司的计量校准能力的提升，开展对触针式表面粗糙度测量仪的 校准工作。
二、计量标准的工作原理及其组成
触针式表面粗糙度测量仪一般由传感器、驱动器、电子信号处理装置、计算机、打 印机等组成。其工作原理是：仪器的驱动器带动传感器沿被测表面做匀速滑行，传感器 通过锐利触针感受被测表面的几何形状变化，并转化成电信号，该信号经过放大和处理， 转换成数字信号，计算机对原始轮廓进行数字滤波，分离出表面粗糙度并计算其参数。 计量标准主要由多刻线样板和平面平晶组成。多刻线标准样板用于校准粗糙度仪示值误 差的校准，平面平晶用于校准仪器直线度以及残余轮廓。
三、计量标准器及主要配套设备
名称 多刻线样板
型号
Ra： （0.2～ 3.6）μm
测量范围
Ra：（0.2～ 3.6）μm
不确定度 或准确度等级 或最大允许误差
U=（4.5%～ 3.5%）
制造厂及 出厂编号
检定或 校准机构
检定周 期或复 校间隔
1年
计 量 标 准 器
平面平晶 Φ80mm
/
1级
1年
主 要 配 套 设 备
2.3 灵敏系数
c1
H L
1
H c2 L0 1
3 标准不确定度的评定
3.1 测量重复性引起的不确定度 u1
在多刻线标准样板的工作区域内三个不同位置上各测量 3 次，取平均值作为测量结果，测量数 据 如 下 ： 1.17 μ m ， 1.18 μ m ， 1.18 μ m ， 1.19 μ m ， 1.19 μ m ， 1.18 μ m ， 1.20 μ m ， 1.18 μ m ， 1.19μm，采用 A 类方法进行评定,结果如下：
稳定性不超过不确定度要求，因此其稳定性符合要求。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
1 概述
1.1 测量方法: 依据 JJF1105-2003《触针式表面粗糙度测量仪校准规范》
1.2 环境条件: 实验室温度(20±3)℃，实验室湿度≤65%RH。
1.3 测量标准: Ra 标称值为 1.25μm 的多刻线标准样板。
一
级
触针式表面粗糙度测量仪
计
测量范围 Ra：（0.002~200）μm
量
不确定度：U=（4%～3%） k=3
器
具
直接测量
本
本
多刻线标准样板
级
测量范围 Ra：（0.2~3.6）μm
计
不确定度 U=（4.5%～3.5%） k=2
量
器
具
直接测量
工
作
触针式表面粗糙度测量仪
计
测量范围 Ra：（0~25）μm
量
ylab yref -1.3%
满足：
U2 lab
U
2 ref
4.7%
ylab yref
U2 lab
U
2 ref
上述测量结果表明，该计量标准装置的测量不确定度评定符合要求，故认为本标准装置
测量结果可靠。
十一、结论
经过上述对计量标准的测量重复性、稳定性进行考核以及测量不确定度的分析、评 定及验证，认为本计量标准符合国家计量检定系统表和有关检定规程的要求，因此本计 量标准装置可开展对触针式表面粗糙度测量仪的计量校准和量值传递工作。
L 1.184μm
则：
相对标准不确定度：
u (Li L) 0.00294 m
n(n 1)
u1 0.25%
3.2 多刻线标准样板引入的标准不确定度 u2 可根据证书直接得到 U=（4.5%～3.5%），k=2，则：
u2 （2.25%～1.75%）
3.3 数显式量化误差引入的不确定度 u 3
根据要求对触针式表面粗糙度测量仪校准装置进行稳定性考核测试，共测量四次，每次测量间 隔均大于 1 个月,测量日期和结果如下:
测量时间
测量值 Xi(μm)
年 月日
年 月日
年 月日
年 月日
测量次数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平均值 x
稳定性
x maxx min
允许量
1.17 1.18 1.18 1.18 1.19 1.19 1.2 1.19 1.18 1.18 1.184
1.4 被测对象：SJ-301 触针式表面粗糙度测量仪
1.5 测量过程: 用触针式表面粗糙度测量仪直接测量。
2 数学模型
2.1
H=L-L0
式中： H——触针式表面粗糙度测量仪的示值误差
L——粗糙度测量仪的读数值
L0——多刻线标准样板标称值 2.2 方差
u 2 H c12u 2 (L) c22u 2 (L0 )
U rel kuc 2 2.03% 4.1%
6.同理可得当多刻线标准样板 Ra 值为 0.2μm 和 3.6μm 时的不确定度如下表所示：
多刻线标准 样板 Ra 值
不确定度来源
分布/评 定类型
灵敏 相对标准不 分布因子
系数 确定度
合成不确定 度
u1 测量重复性
A
1
0.25%
0.2
u2 多刻线样板
B
2
1
2.25%
2.68%
u 3 数显量化误差 矩形 B
3
1
1.4%
u1 测量重复性
A
1
0.25%
3.6
u2 多刻线样板
B
2
1
1.75%
Байду номын сангаас
1.77%
u 3 数显量化误差 矩形 B
3
1
0.1%
7. 触针式表面粗糙度测量仪校准装置的扩展不确定度如下表所示：
多刻线标准样板 Ra 值/μm
扩展不确定度 k=2
四、计量标准的主要技术指标
多刻线标准样板 测量范围 Ra：（0.2～3.6）μm 不确定度：U=（4.5%～3.5%） k=2
五、环境条件
序号
项目
1
温度
2
湿度
3
4
5
6
要求 （20±3）℃
≤65%RH
实际情况 （20±3）℃
≤65%RH
结论 符合要求 符合要求
六.计量标准的量值溯源和传递框图
上
北京长城计量测试研究所
计量标准技术报告
计 量 标 准 名 称 触针式表面粗糙度测量仪校准装置 计量标准负责人 建标单位名称（公章） 填写日期
目录
一、建立计量标准的目的…………………………………………………… ( ) 二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………( ) 三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………( ) 四、计量标准的主要技术指标………………………………………( ) 五、环境条件……………………………………………………………( ) 六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………………( ) 七、计量标准的重复性试验…………………………………………………( ) 八、计量标准的稳定性考核……………………………………………………( ) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………………( ) 十、检定或校准结果的验证…………………………………………………( ) 十一、结论……………………………………………………………………( ) 十二、附加说明…………………………………………………………………( )
粗糙度测量仪的最低有效位 w=0.01μm，则变化区间的半宽度为