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表面粗糙度测量的准确性直接影响到零件的质量和性能。本文首先阐述了表面粗糙度的基本概念、评价零件表面粗糙度的主要参数及测量这些参数的方法,然后介绍了电感位移传感器的工作原理。并利用集成芯片AD698对电感位移传感器的输出信号进行解调,但经AD698输出的信号纯净程度和幅值大小不能满足测量精度和进行AD转换的要求,所以要对经AD698输出的信号进行滤波、放大处理。采用有源低通模拟二阶滤波器对AD698输出信号进行滤波,截止频率设为250Hz;再对滤波后的信号进行两级放大处理,其中第二级放大电路具有选择放大倍数的功能,以对应三个不同的位移量程;在进行AD转换之前,再进行一次有源二阶低通滤波。经过这一系列后期处理,有效的抑制了噪声干扰,且当电感传感器触针移动到满量程时,电压信号幅值可以达到+5V。
电感位移传感器输出的信号经AD698解调,并进行滤波、放大、ADC后转换成数字信号存储到计算机中,然后要进行数字滤波。国际标准ISO11562明确规定使用高斯滤波器作为建立表面轮廓基准线的滤波器。在第四章主要对高斯滤波器的主要特性进行分析,这些特性包括单位冲激响应、单位阶跃响应、幅频特性、相频特性、时频宽积最小特性等。对这些特性的分析,有助于更深入地研究高斯滤波器,研究它的设计理论和应用基础。然而高斯滤波器是非因果系统,物理上不可实现的,根据中心极限定理,通过多级低阶巴特沃思型模拟滤波器的级联去逼近模拟高斯滤波器,在此基础上利用冲激响应不变法设计IIR(无限长单位冲激响应)型数字高斯逼近滤波器,并建立了表面轮廓中线。此方法很好地解决了高斯滤波器设计复杂,实现困难的问题。
理论分析和应用实验表明:该测量系统的设计理论和实现方法,成功地应用于表面粗糙度测量中,且系统的性能达到了触针式表面粗糙度测量仪校准规范JJF1105-2003的标准。