Профилограф что это такое

Приборы для измерения шероховатости

Параметры шероховатости поверхности являются важным показателем качества продукции. Их измерение может быть выполнено несколькими способами. О контроле микронеровностей контактным методом — с помощью профилометров и профилографов пойдёт речь в данной статье.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Принцип работы ротометра» или «Принцип определения твердости динамическими и ультразвуковыми методами».

Среди показателей качества продукции первостепенное значение имеют параметры шероховатости поверхности, являющейся одной из важнейших эксплуатационных характеристик. От неё зависит не только коэффициент трения изделий, но и множество других свойств – коррозионная и износостойкость, ряд механических характеристик.

Если говорить предметнее, на поверхностях деталей проистекают процессы, оказывающие на них негативное влияние: зарождение трещин, износ, обусловленный трением, эрозионные и коррозионные разрушения, смятие. Часто такие дефекты материалов, оказывают не меньшее влияние чем деформация тел. Придание же поверхности определённых микрогеометрических свойств способствует повышению сопротивляемости детали внешним воздействиям и, как следствие, возрастанию прочности и надёжности. Поэтому параметры шероховатости поверхности

Значение параметров поверхности, обеспечивающих достаточные эксплуатационные характеристики, регулируются путём проведения операций обработки, как правило – шлифования. Качество же уже «подготовленной» поверхности контролируется с помощью приборов для измерения шероховатости. О двух из них – профилометре и профилографе, реализующих контактный метод измерения – пойдёт речь.

Сразу стоит отметить тот факт, что разница в устройстве и принципе действия данных СИТ невелика. Отличие заключается лишь в способе представления результатов. Профилометр отражает величину параметра, характеризующего шероховатость, на специальной шкале или индикаторе, а профилограф «выдаёт» результаты после окончания процесса измерения в виде графика (профилограммы), который представляет собой кривую линию, нуждающуюся в расшифровке.

Профилометр

Профилометр, как уже было сказано выше, представляет собой прибор для измерения шероховатости контактным методом: по оцениваемой поверхности перемещается игла, колеблющаяся в местах неровностей. Эти колебания вызывают возбуждение ЭДС и, соответственно, малых токов. Они усиливаются и регистрируются с помощью гальванометра, показания которого выводятся на дисплей прибора и позволяют судить о характере исследуемой поверхности – высоте микронеровностей. Однако нередко для оценки шероховатости выбирается не высота, а другой параметр шероховатости (подробнее о них рассказано в статье /devicesearch.ru.com/article/8487).

Устройство и принцип действия профилометра

Генератором сигнала в профилометре является тонко заточенная – чаще всего алмазная – игла. Она перемещается по нормали к поверхности, шероховатость которой оценивается. Выработанный сигнал – механический – преобразуется в токовый с помощью преобразователя, который может быть пьезоэлектрическим, ёмкостным или индуктивным. Затем сигнал поступает на электронный усилитель, а затем интегрируется и визуализируется – на экране прибора, таким образом, виден уже усреднённый параметр, который характеризует поверхностные неровности на участке определённой длины не только количественно, но и качественно.

В зависимости от вида трассы интегрирования выделяют несколько типов профилометров.

• С постоянной трассой интегрирования. В таких приборах трасса интегрирования по длине равна трассе ощупывания. Результат измерений в данном случае доступен только после завершения процедуры.

• Со скользящей трассой интегрирования. В СИТ данного типа трасса интегрирования в несколько раз короче трассы ощупывания, а отсчёт показаний выполняется параллельно с перемещением иглы по поверхности.

В отдельную группу выделяют профилометры с механотронным преобразователем, измеряющие параметры неровности с указанием R_a – среднего арифметического значения отклонения профиля.

Многие приборы оснащаются анализатором, позволяющим по гармоническим составляющим поступающего от иглы сигнала (вернее, по характеризующей их прямой) судить от неровностях поверхности.

Погрешность профилометров не выходит за пределы ±25 %, а у многих современных приборов — ±10 %.

Профилограф

Профилограф, также как и профилометр, служит для контроля параметров шероховатости поверхности, однако, результаты измерений представляется в виде кривой, которая характеризует волнистость и шероховатость. Обработку кривой – профилограммы – проводят графоаналитическим методом.

Устройство и принцип действия профилографа

Прибор состоит из трёх основных блоков. Первый – измерительный, включающий иглу, её привод и измерительный столик – позволяет получить сигнал, на основе которого в последствие будет построена характеризующая микронеровности кривая.

Второй – электронный – блок позволяет усилить и преобразовать сигнал, который затем поступает в третий блок – записывающее устройство, вычерчивающее профилограмму в увеличенном масштабе на металлизированной бумаге, светочувствительную бумагу или специальную плёнку.

Погрешность прибора не превышает ±5-10 %.

Принцип действия профилографа практически не отличается от ПД профилометра – игла перемещается по нормали к исследуемой поверхности; от неё на преобразователь, а затем на электронный усилитель поступает сигнал, который, однако, не отражается на экране, а отображается графически.

Профилограмма записывается в увеличенном масштабе (увеличение по горизонтали до 100000 раз, по вертикали 400-200000 раз) – это делает её расшифровку гораздо удобнее.

Профилограф-профилометр

Для оценки шероховатости и волнистости поверхности также используют комбинированные приборы – профилографы-профилометры. Они позволяют одновременно проводить запись параметров микронеровностей поверхности на носитель – электротермическую бумагу или др., и наблюдать за результатами проведения измерений в режиме реального времени – с помощью показывающего прибора, который может быть аналоговым или цифровым.

Действие профилографа-профилометра, как и выше описанных СИТ, основано на ощупывании контролируемой поверхности заточенной иглой с малым радиусом закругления и преобразовании её колебаний в электрический сигнал индуктивным или другим методом.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

Приборы для измерения шероховатости. Профилометры, профилографы и их модификации

Параметры шероховатости поверхности — один из самых важных показателей качества продукции, работающей с большим износом. Шероховатость — это одна из самых важных эксплуатационных характеристик движущихся механизмов, изделий, двигателей внутреннего сгорания. Именно от шероховатости зависит коэффициент трения, коррозионная стойкость, износостойкость, и другие механические характеристики деталей.

Таким образом, на поверхностях рабочих деталей постоянно происходят процессы, которые могут оказывать на них негативное влияние. К таким процессам относят: появление трещин, механический износ, обуславливаемый трением, эрозия, коррозия металла, смятие, появление заусенцев. Такие дефекты могут оказывать даже большее негативное влияние на работу всего механизма, чем деформация тел, в результате перегрева или гидроудара. Кстати, перегрев может возникать и от усиленного трения, в том числе, вызванного повышенной шероховатостью.

Если придать поверхности некоторые микрогеометрические свойства, то можно повысить сопротивляемость детали различным внешним воздействиям, и тем самым, улучшить параметры прочности и надежности.

Значения параметров поверхности детали, которые смогли бы обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики, можно повысить путём технологической обработки поверхности — т.е. шлифования. Измерить качество уже обработанной поверхности можно при помощи приборов, измеряющих шероховатость: профилометра и профилографа.

Отметим, что разница в техническом устройстве и принципе действия у данных приборов невелика. Отличаются они, по-сути, только способом предоставления результатов. Профилометр отображает значения измеряемого параметра шероховатости на специальном индикаторе (встроенном дисплее или шкале). Профилограф, в свою очередь, представляет результаты измерений в конце всей процедуры в виде графика — так называемой профилограммы, которая представляет собой кривую линию. Профилограмма, обычно, нуждается в анализе и расшифровке.

Но рассмотрим эти приборы более подробно:

1) Профилометр — прибор, который предназначается для измерения шероховатости контактным методом. Контактный метод означает, что по исследуемой поверхности перемещается специальная алмазная игла, колеблющаяся от неровностей поверхности. Такие колебания иглы передаются на датчик, где преобразуются в малые электрические токи, которые, в свою очередь, усиливаются гальванометром и регистрируются. Показания выводятся на дисплей прибора и дают представление о характере неровностей исследуемой поверхности — их высоте и глубине. Часто, для оценки шероховатости выбираются другие параметры — средневзвешенные, амплитудные, суммарные и деленые на длину поверхности.

Попробуем вкратце описать, как же работает профилометр, из чего состоит, на чем базируется принцип его действия.

Итак, как и в любом измерительном устройстве, у профилометра должен быть объект измерения, измерительный источник сигналов (генератор сигналов), блок обработки сигналов и блок вывода результатов измерений. Объектом, в данном случае, является поверхность, шероховатость которой необходимо измерить. В качестве генератора сигналов, используется тонко заточенная игла, чаще всего — алмазная, но встречаются профилометры с иглами из твердых сплавов. Игла перемещается вдоль поверхности, перпендикулярно её плоскости, при этом, на шероховатой поверхности, неизбежно, возникают колебания иглы. Такие механические колебания являются первичным сигналом, который при помощи преобразователя — индуктивного, ёмкостного или пьезоэлектрического — преобразуется в токовый. После этого, электрический сигнал поступает на электронный усилитель, после чего интегрируется и визуализируется. Таким образом, на дисплее можно увидеть уже усредненный параметр, характеризующий не только количественные, но и качественные показатели неровности и шероховатости поверхности.

Профилометры принято различать в зависимости от вида трассы интегрирования.

По этому признаку выделяют приборы:

— Профилометр с постоянной трассой интегрирования, трасса ощупывания в которых, равна, по длине, трассе интегрирования. Таким образом, результаты измерений можно увидеть только в конце, при завершении процедуры.

— Профилометр обладающий скользящей трассой интегрирования, в котором трасса ощупывания в несколько раз длиннее трассы интегрирования. Таким образом, отсчет показаний и результатов измерения производится одновременно с перемещением иглы по поверхности.

К тому же, существуют профилометры с механотронными преобразователями, которые измеряют параметры неровностей, указывая среднее арифметическое значение отклонения профиля — Ra.

Большинство приборов оснащены анализатором, который позволяет судить о неровностях поверхности по гармоническим колебаниям сигнала от иглы.

Погрешность профилометра обычно колеблется впределах от ±25%, до ±10%.

В качестве примера профилометра можно привести профилометр модели 130. Данный прибор внесен в Госреестр средств измерений. Работает путем подключения к компьютеру и настройкой специальной программой. Профилометр модели 130 является лабораторным стационарным прибором высокой точности.

Также стоит выделить профилометр «СЕЙТРОНИК-ПШ8-1» из линейки профилометров СЕЙТРОНИК. Эти приборы являются переносными, имеют подключение к компьютеру через порт RS232, и позволяют производить основные измерения параметров шероховатости с достаточной точностью.

2) Профилограф — это прибор, который, идентично профилометру, предназначается для контроля параметров шероховатости поверхности, однако, имеет от него отличия в плане вывода результатов измерений. В профилографе результаты измерений представляются в виде кривой — профилограммы, определяющей волнистость и шероховатость. Обработка результатов производится графоаналитическим методом.

Конструктивно, профилограф состоит из нескольких блоков, а именно: измерительного, преобразовательного и записывающего.

Первый блок — называется измерительным, поскольку именно в нем получается сигнал, который является основой всего измерения. На основании этого сигнала и строится, в последствии, кривая, характеризующая микронеровности. Данный блок состоит, как правило, из иглы, привода иглы и измерительного столика.

Второй блок — электронный преобразовательный, в котором сигнал из первого блока усиливается и преобразуется при помощи специальных электронных преобразователей.

Третий блок — записывающий, на который поступает обработанный сигнал со второго блока. Обработанный сигнал, при помощи записывающего устройства, аналогового или электронного, преобразуется в профилограмму в увеличенном масштабе. При этом, в качестве материала для вычерчивания профилограммы может выступать металлизированная бумага, светочувствительная бумага или специальная пленка.

Таким образом, принцип действия профилографа, мало чем отличается от принципа действия профилометра, единственным отличием, здесь, является отображение результатов не на экране в виде числовых значений, а графически.

Профилограмма записывается устройством в увеличенном масштабе, при этом, по горизонтали увеличение достигает 100 000 раз, а по вертикали от 400 до 200 000 раз. Благодаря увеличению, расшифровку делать становится гораздо удобнее.

Погрешность профилографа не выходит за рамки ±5-10 %.

Помимо перечисленных устройств: профилометров и профилографов, существуют комбинированные приборы, называемые профилографы-профилометры.

3) Профилограф-профилометр — приборы данного типа предназначаются для записи измеренных параметров микронеровностей поверхности на бумажный носитель (например, электротермическую бумагу), и одновременного наблюдения, в режиме реального времени, за результатами проводимых измерений при помощи показывающего устройства — цифрового или аналогового.

Самыми распространёнными профилографами-профилометрами являются приборы «Сейтроник-ПШ8» различных модификаций. Так, например, выпускаются модели СЕЙТРОНИК-ПШ8-4, СЕЙТРОНИК-ПШ8-3 и СЕЙТРОНИК-ПШ8-2 , которые отличаются шагом длины трассы ощупывания, наличием/отсутствием встроенного принтера, параметрами увеличения.

Принцип действия профилографа-профилометра идентичен принципам действия приборов, входящих в его название. Также, как и вышеописанные приборы, он работает путем ощупывания контролируемой поверхности заточенной иглой с малым радиусом закругления и преобразовании колебаний от иглы в электрический сигнал, а также последующего мониторинга и записи результатов.

Профилограф что это такое

ПФ-614 — линейный ЛЧМ профилограф грунта

Предназначен для формирования акустического разреза осадочного чехла грунта, а также для обнаружения сильно заиленных объектов подробнее. естественного и антропогенного происхождения. Глубина погружения 9000м.

ПФ-614 является современным линейным ЛЧМ профилографом грунта, что позволяет добиваться одних из лучших показателей по разрешающей способности. Профилограф может устанавливаться на буксируемых и автономных подводных аппаратах, относящихся к классу «тяжелых».
Как правило, является составной частью систем, предназначенных для проведения геологоразведочных и поисково-спасательных работ.

Излучаемые профилографом низкочастотные гидроакустические сигналы вследствие относительно низкого затухания при их распространении в грунте проникают в него и отражаются как от поверхности грунта, так и от находящихся в грунте слоев стратифицированного грунта.

Отраженные эхосигналы принимаются аппаратурой профилографа и преобразуются в графическое представление, связывающее интенсивность цвета с интенсивностью принятого сигнала.

Произведение серии циклов излучения-приема в процессе движения носителя позволяют получить акустический разрез осадочного чехла.

Основные тактико-технические профилографа ПФ-614
Рабочая частота излучения, кГц 6-14 Ширина диаграммы направленности, ° 40 Максимальное отстояние от дна, метры 100 Пространственное разрешение, м не хуже 0,2 Минимальное отстояние от грунта, метры 5 Глубина акустического разреза осадочного чехла на «мягких» грунтах, метры 80 Габариты и масса антенны( хВысота/масса), мм/кг 235х345/35 Габариты и масса блока электроники (Диаметр Высота/масса), мм/кг 130х250/5 Напряжение питания и потребляемая мощность, вольт / вольт*А 48 или 300/95 Интерфейс Ethernet Глубина погружения, метры 9000

Параметрический эхолот — акустический профилограф SeaKing SBP — предназначен для поиска различных объектов на дне и в толще донного грунта. подробнее.

Устройство способно работать на двух частотах. На низкой частоте прибор работает как параметрический акустический профилограф для поиска объектов в грунте, с проникновением в грунт до 10 м. На высокой частоте устройство работает в режиме эхолота с рабочей глубиной до 700 м.
Устройство стационарно устанавливается в нижней части судна-носителя или закрепляется на борту при помощи специальной штанги. Возможна также установка на обитаемых или необитаемых телеуправляемых подводных аппаратах.
Данные в реальном режиме времени передаются в процессор управления по кабелю и отображаются на экране оператора. Переключение режимов работы и управления устройством происходит по команде оператора с пульта управления.

Технические характеристики Рабочая частота, кГц 200
20 Глубина проникновения в мягкий грунт, м:
10 Рабочая глубина эхолота, м 700 Разрешающая способность, мм 100 Угол раскрытия луча, град 4 Параметры питания, пост. напр. 18-36В, 12Вт Габаритные размеры, мм
— диаметр
— длина
200
335 Вес, кг:
— в воздухе
— в воде
6,3
2,7

1. Профилометр модели 130

Профилометр модели 130 предназначен для профессиональной работы в цеховых лабораториях и метрологических центрах. Высочайшие технические параметры данного прибора, имеющего 1-ю степень точности, сочетаются с надёжностью и простотой — прибор быстро осваивается пользователями, а также применяется в ВУЗ-ах и техникумах для учебных целей.

Профилометр измеряет 28 параметров шероховатости и 4 параметра волнистости наружных и внутренних (пазы, отверстия) поверхностей, сечение которых в плоскости измерения представляет как прямую, так и изогнутую по радиусу линию (шарики, валы и т.д.), с измерением этого радиуса.

Чувствительность индуктивного датчика профилометра модели 130 имеет рекордную величину в 0.002 мкм , что позволяет описывать рельеф неровностей высотой от 0.005 мкм . Входящий в комплект стандартный датчик имеет диапазон 250 мкм, радиус опоры 125 мм, радиус острия алмазной иглы 10 мкм с длительным сроком службы, не царапающее измеряемую поверхность усилие 4мН, позволяет работать внутри отверстий диаметром более 3 мм на глубине до 20 мм, а внутри отверстий диаметром более 10 мм – на глубине до 100 мм. Дополнительно могут быть поставлены безопорный датчик для снятия формы (с вычислением радиуса), датчик для работы с мягкими материалами (дерево, пластик) с радиусом острия иглы 20 мкм , а также оперативно разработанные под различные специальные применения другие варианты датчиков.

Мотопривод профилометра имеет безлюфтовую кинематику с антивибрационным креплением мотора и усреднением шероховатостей направляющих, что позволяет перемещать датчик с отклонением от линейности не более 0.01 мкм и использовать его в безопорном режиме.

Электроника профилометра – это встраиваемая в компьютер аналого-цифровая плата, зарекомендовавшая себя в профилометрах модели 170623 (завода Калибр) и модели БВ-7669 ( НИИизмерения ), и дополнительно улучшенная по точности для модели 130.

Программное обеспечение профилометра автоматически выполняет последовательность операций для легкого управления измерениями, вычисляет параметры (по ГОСТ 2789, по зарубежным стандартам, не стандартизованные), выводит на мониторе профилограмму для измерений по ней, распечатывает результаты измерения, ведет протокол, работает под Windows -98/ XP и может быть расширено вычислением новых параметров по запросу пользователей.

Стойка профилометра состоит из плиты из закалённой стали с демпфирующими ножками и из заимствованного от оптических микроскопов безлюфтового штатива высотой 370 мм с фиксацией, защитой от быстрого опускания и вращением мотопривода вокруг оси штатива для возможности измерения крупных деталей, установленных за пределами габаритов плиты.

Диапазон работы: 5. 14 класс по ГОСТ 2789, степень точности 1, тип стационарный / переносной

Трассирование: длина 0.5..12.5 мм, точность до 0,1 мкм, скорость 0.5, 1, 2 мм/ с , отсечка 0.08..8 мм

Стандартный зонд: игла 10 мкм, усилие 4 мН, опора 125 мм, отв.3мм/глуб.20 мм, отв.10 мм/глуб.100 мм

Список параметров: Класс шероховатости, Ra , Rz , Rq , Rmax , Ry , Rp , Rv , Rm , Rpk , Rk , Rvk ,

S , Sm , p , tp , tp 1, tp 2, Δa , Δq , L 0, l 0, λ a , λ q , D , Dp , r , Q , Wt , Wa , Wq , Swm

Диапазоны / точность : 0.012..50 мкм /2% ( Ra,Rq ); 0.025..125 мкм /3% ( Rp,Rv ); 0.05..250 мкм /3% ( Rz,Rmax )

10…1600 мкм / 2% (S, Sm ); 0.01..30 град ( Δa , Δq ); 1..100 /8% ( tp )

Компьютер: от Pentium -266 с Windows 98 до современных компьютеров c Windows 7

Комплектация: датчик, мотопривод , стойка c призмой, электроника, программа, мера, паспорт

Питание и вес: питание от компьютера, не более 20Вт; вес в упаковке без компьютера 17 кг

Лаборатория профилометров модели 13

Прибор 1-го класса точности, внесён в Госреестр средств измерения России

2. Профилограф-профилометр БВ-7669

Предназначен для измерения параметров шероховатости наружных и внутренних поверхностей, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию.