【国家计量标准(JJ)】 触针式表面粗糙度测量仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF1105—2003
触针式表面粗糙度测量仪校准规范Calibration Specification for Contact (Stylus) Instruments ofSurface Roughness Measurement by the Profile Method2003-05-12发布
2003-11-12实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1105-2003
触针式表面粗糙度测量仪
校准规范
CalibrationSpecificationforContact(Stylus) Instruments of Surface RoughnessMeasurement by the Profile -MethodJJF1105—2003
代替JJG301—1982
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2003年05月12日批准，并自2003年11月12日起施行。
归　口单　位：全国几何量工程参量计量技术委员会主要起草单位：哈尔滨工业大学参加起草单位：时代集团公司
哈尔滨量具刃具厂
本规范由归口单位负责解释
本规范主要起草人：
袁怡宝
参加起草人：
王忠滨
郎岩梅
唐文彦
JJF 1105--2003
（哈尔滨工业大学）
（时代集团公司）
（哈尔滨量具刃具厂）
（哈尔滨工业大学）
引用文献·
4计量特性…
传感器触针：
传感器导头
JJF1105-2003
驱动传感器滑行运动的直线度
残余轮廓
4.5．示值误差…
4.6示值重复性….
4.7示值稳定性…．
5校准条件·
5.1环境条件
5.2校准项目和标准器及其它设备6校准方法…
6.1传感器触针针尖圆弧半径及角度6.2传感器触针静态测量力及其变化率传感器导头压力
6.4传感器导头工作面粗糙度
6.5传感器导头端部半径….
6.6驱动传感器滑行运动的直线度·6.7
残余轮廓·
6.8示值误差·
6.9示值重复性…．
6.10示值稳定性
校准结果表达
8复校时间间隔
附录A入。和入。波段传输特性
附录B指示表与记录器的校准
附录C触针式仪器示值误差校准结果的不确定度分析附录D
校准证书内容
（1）
（1）
（1）
（3）
（3）
（3）
（3）
（4）
（5）
（5）
：（6）
（6）
：（6）
1范围
JJF1105-2003
触针式表面粗糙度测量仪校准规范本规范适用于触针式表面粗糙度测量仪的校准。2．引用文献
GB/T3505一2000产品几何技术规范一表面结构：轮廓法一表面结构的术语、定义及参数
GB/T10610一1998产品几何技术规范一表面结构：轮廓法评定表面结构的规则和方法
GB/T6062-2001产
产品儿何技术规范一表面结构：轮廓法一接触（触针）式仪器的标称特性
IS05436:1985Calibration Specimens--Stylus instruments-Types,calibration and use ofspecimens校准样板－触针式仪器－样板的类型、校准及其使用IS0 11562:1996Geometrical Product Specifications （GPS）-Surface Texture:Profilemethod-Metrologicalcharacteristicsofphasecorrectfilters产品几何技术规范表面结构：轮廓法－相位校正滤波器的计量特性JJF1059一1999测量不确定度评定与表示JJF10011998通用计量术语及定义使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3概述
触针式表面粗糙度测量仪（以下简称触针式仪器）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作匀速滑行，传感器通过锐利触针感受被测表面的几何形状变化，并转换成电信号。该信号经放大和处理，再转换成数字信号贮存在计算机系统的存贮器中。计算机对此原始轮廓进行数字滤波，分离出表面粗糙度并计算其参数。测量结果可由显示器输出，也可由打印机输出。
20世纪50年代至80年代初生产的触针式仪器带有指示表和记录器，这种模拟式仪器可由指示表读出测量结果，记录仪输出表面轮廓。根据传感器的不同原理，触针式仪器可分为电感式、压电式、光电式、激光式和光栅式等，还可分为有导头式和无导头式。导头式仪器仅限用于测量表面粗糙度，而无导头式仪器除可用于测量表面粗糙度外，还可用于测量表面波纹度和表面几何形状。根据仪器的结构、外形、重量和使用方法，触针式仪器分台式和便携式两种，其典型框图见图1。图2是一种触针式仪器的组成示意图。1
测量环
被测工件
（导头）
驱动器
测量环
JJF1105—2003
测头(传感器）
转换器
电子放大器
模数转换器
电子细分器
总轮廊
触针式仪器的典型框图bzxZ.net
驱动器
触针式仪器组成示意图
计算机表面分析系统
去除标称形状
轮廊滤波器
原始轮廓
表面分析
显示器
计算机
电子系统
4计量特性
4.1传感器触针
4.1.1针尖圆弧半径及角度
JJF1105—2003
针尖半径：（2±0.5）um、（5±1）μm、（10±2.5）μm圆锥角度：60%或9050
注：棱锥形针尖半径与角度要求同上。4.1.2静态测量力及其变化率
传感器触针静态测量力及其变化率不超过表1的规定。表1传感器触针静态测量力及其变化率触针针尖半径标称值/μm
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）4.2传感器导头
4.2.1导头压力
导头压力范围：0.15N~0.3N
4.2.2导头工作面粗糙度
导头的工作表面不应有波纹、划痕、毛刺等疵病，其粗糙度R，不超过0.1μm。4.2.3导头端部半径
传感器导头端部半径不小于40mm。如果使用两个同时工作的导头，其半径应该不小于标称截止波长的8倍。
注：对于特种曲面传感器，其导头端部半径，应参照仪器的技术指标。4.3驱动传感器滑行运动的直线度对于使用导头的仪器，任意20mm行程，不超过0.4um。对于不使用导头的仪器或无导头式仪器，不超过（0.4+L/500）μm。其中L（mm）为驱动器最大行程。
4.4残余轮廓
残余轮廓（虚假轮廓）是由导向基准的偏差、外部与内部的干扰、以及轮廓传输中的偏差组成的，又称虚假信号。残余轮廓R。的允许误差限见表2。表2仪器主要计量特性要求
示值误差2R
残余轮廓R./μm
示值重复性
示值稳定性
仍应符合表中第1项和第3项的相应要求*作为校准，不判断合格与否，上述计量特性的指标仅供参考。±15%
4.5示值误差
示值误差的允许误差限见表2。
4.6示值重复性
示值重复性的允许误差限见表2。4.7示值稳定性
JJF1105-2003
仪器连续工作4h后，仍能满足4.5与4.6的要求。5校准条件
5.1环境条件
校准触针式仪器的室内温度应在（20±3）℃范围内，湿度不超过65%RH。5.1.1
校准室内应无影响测量的灰尘、振动、噪音、气流、腐蚀性气体和较强磁场。5.1.2
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。5.1.3
5.1.4校准前，被校仪器连续通电预热时间不少于30min。5.2校准项目和标准器及其它设备触针式仪器校准项目和标准器及其它设备见表3。表3触针式仪器校准项目和标准器及其它设备序号
校准项目
传感器触针针尖圆弧半径及角度传感器触针静测力及其变化率”传感器导头压力
传感器导头工作面粗糙度
传感器导头圆弧半径
驱动传感器滑行运动的直线度
残余轮廓··
示值误差*
示值重复性“·
示值稳定性·
标准器及其它设备
扫描电镜、400倍以上显微镜、刀刃法专用测量设备
电子天平
电子天平
干涉显微镜
半径样板或投影仪
一级平晶
一级平晶
多刻线粗糙度标准样板
多刻线粗糙度标准样板
多刻线粗糙度标准样板
*被测参数有几种技术指标时，应按被校仪器所选用的数值进行校准。**为基本校准项目。
校准方法
首先检查外观，确定没有影响校准计量特性的因素后再进行校准。4
JJF1105—2003
6.1传感器触针针尖圆弧半径及角度首次校准的用扫描电镜或400倍以上显微镜测量。后续校准的用200倍以上显微镜检查针尖有无损坏，必要时可用400倍以上显微镜或刀刃法测量。6.2传感器触针静态测量力及其变化率6.2.1静态测量力
：将触针针尖轻轻地压在电子天平上（对手导头式仪器导头应恶空），调整传感器的高低位置，使传感器触钱位移显示指向零位。读出电予天平的示值，再乘以重力加速度名，即为触针静态测量力。
6.2.2静态测量力变化率
选用仪器最大量程，调整传感器的高低位置当钳类在不两个极限位置时分别读出电子天平的示值。计算两示值与重力加速度乘积，即得上下两极限位置静态测量力。用下式计算静态测量力的变化率：意
; n2= -- hz
ni=-hi
式中：F,、Fz—上下两极限位置静态测量力，N；F。工作点的静态测量力，N；
ht、h2——上下两极限位置偏离工作点的距离，m；1、n2——静态测量力的变化率，N/m。6.3传感器导头压力
将传感器导头压在测力装置上，并使传感器处于水平位置。读出电子天平的示值，再乘以重力加速度g，即为导头压力。6.4传感器导头工作面粗糙度
传感器导头工作面粗糙度用干涉显微镜测量，外观用20倍放大镜观察。6.5传感器导头端部半径
传感器导头端部半径用半径样板或投影仪比较测定。6.6驱动传感器滑行运动的直线度在一级平晶工作表面上扫描滑行，从轮廓曲线图上确定滑行运动的直线度。6.7残余轮廓
选用仪器最小量程和最大放大倍数，对级平晶进行测量，读取R。值。6.8示值误差
用一组多刻线粗糙度标准样板，在相应量程和取样长度分别对其进行测量。在样板工作区域内的三个不同位置上各测量3次，取其平均值按下式计算仪器的相对示值误差：
式中：r.—相对示值误差；
R.—读数平均值；
R. - Rao × 100%
JJF1105—2003
R多刻线粗糙度标准样板检定值。6.9示值重复性
在小量程高放大倍数条件下，选用一块相应的多刻线标准样板，在样板某一固定位置测量10次，其最大值与最小值之差对测量平均值的百分比为示值重复性。6.10示值稳定性
在小量程高放大倍数条件下，选用一块相应的多刻线标准样板，在一固定位置上每小时按6.9要求测量一次，共测4次。4h后，再按6.8要求测量一次。校准结果表达
经校准后的触针式表面粗糙度测量仪，出具校准证书。8复校时间间隔
触针式表面粗糙度测量仪的复校时间间隔可根据具体使用情况确定，一般不超过1附录A
A.1入。和入，波段传输特性
JJF1105—2003
入。和入。波段传输特性
A.1.1粗糙度轮廓长波段截止波长入。、短波段截止波长入。和针尖半径之间关系表A.1a。、α，和针尖半径之间关系入。/mm
入。/入，
粗糙度轮廓中线传输特性
式中：ao
针尖半径最大值/μm
滤波前正弦波粗糙度轮廓幅值；中线中的该正弦波轮廓幅值；
入——正弦波轮廓波长；
α=0.4697。
粗糙度轮廓入。波段传输特性
α2 =1-e'
式中：a2
-滤波后正弦波粗糙度轮廓幅值。A.1.4粗糙度轮廓入。波段传输特性2=1-
式中：α3——入。滤波后正弦波粗糙度轮廓幅值。入。和入。波段传输特性见表A.2。A.2入。和入，波段传输特性的校准方法最大采样间距/um
可用小振幅振动台进行校准。方法如下：将传感器触针轻轻置于振动台的工作台上，由标准信号发生器输出正弦波信号激励振子振动，由示波器或数字电压表读出幅值，分别对仪器的各切除长度进行测量读数。由下式确定比值与“ao
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。