Profilometru

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Un profilometru de contact la Laboratorul de arhitectură și analiză de sisteme (LAAS) din Toulouse , Franța .

Profilometrul este un instrument de măsurare pentru cuantificarea rugozității unei suprafețe. Rezoluția verticală este de obicei nanometrul, în timp ce rezoluția laterală este de obicei mai mică.

În timp ce, din punct de vedere istoric, profilometrul era similar cu un fonograf care funcționa prin contact printr-un stylus în mișcare relativă cu suprafața, multe tehnici de profilometrie fără contact sunt acum disponibile.

Tipuri de profilometre

Metode optice [1] [2]
  • Profilometru laser cu sondă punctuală. Sistem de autofocus laser, mai bine cunoscut sub numele de „profilare cu focalizare automată” înregistrat în ISO 25178 (Standardul internațional de profil 3D și textură de suprafață) ca una dintre tehnologiile japoneze de măsurare în 2008. Punctul de profilare a autofocusului este standardizat oficial ca ISO 25178-605 (Autofocus) punct de sondă) în 2014., brevetat și fabricat de compania japoneză Mitakakohki
  • Interferometru de scanare verticală / Interferometru cu lumină albă
  • Interferometru de schimbare de fază
  • Microscop de contrast pentru interferență diferențială sau microscop Nomarski (microscopie de contrast cu interferență diferențială)
  • Metode de detectare a focalizării
    • Detectarea intensității
    • Variația focalizării
    • Detectarea diferențială
    • Metoda unghiului critic
    • Metoda astigmatică
    • Metoda Foucault (Metoda Focault)
    • Microscop confocal (microscop confocal)
  • Metode de proiecție tipar
Metode de contact și pseudo-contact [1] [2]

Profilometre de contact

Un stylus diamantat se deplasează vertical în contact cu specimenul și apoi lateral pe specimen pentru a măsura distanțele și forțele de contact specifice. Un profilometru poate măsura mici variații ale suprafeței pe verticală în funcție de poziția stylusului. Un profilometru tipic poate măsura diferențe de ordinul 10 nm - 1 mm . Poziția de înălțime a stylusului diamant generează un semnal analogic care este transformat într-un semnal digital, analizat și trimis pe afișaj. Raza stylusului diamantat se află într-un interval de 20 nanometri - 25 μm , iar rezoluția orizontală este controlată de rata de scanare și eșantionare a semnalului. Forța exercitată de stylus este în intervalul mai mic de 1 până la 50 miligrame .

Avantajele profilometrelor de contact:

  • Metodă aprobată: Majoritatea standardelor mondiale de precizie a suprafeței sunt realizate cu profilometre de contact.
  • Independența suprafeței: Contactul de suprafață este adesea un avantaj în probele murdare, unde metodele fără contact pot da răspunsuri greșite din cauza contaminanților de suprafață înșiși. Cu toate acestea, metoda nu ia în considerare reflectanța sau culoarea suprafeței.
  • Rezoluție: vârful stylusului poate fi mai mic de 20 nanometri , mult mai bun decât profilometrul cu lumină albă.
  • Tehnică directă: nu sunt necesare șabloane.

Profilometre fără contact

Un profilometru optic funcționează cu o metodă fără contact și poate oferi o mare parte din aceleași informații ca un profilometru cu stilou. În prezent există multe tehnici diferite, cum ar fi triangularea cu laser, microscopul confocal (utilizat pentru profilarea obiectelor foarte mici) și holografia digitală.
Avantajele profilometrelor optice

  • Viteză: prin faptul că nu atingeți suprafața, viteza de scanare depinde doar de viteza de reflecție a luminii de pe suprafață și de viteza de achiziție a instrumentului electronic.
  • Fiabilitate: profilometrele optice nu ating suprafețele și nu le pot deteriora, sunt mai sigure. Multe profilometre fără contact necesită puțină întreținere.
  • Dimensiunea fasciculului: dimensiunea fasciculului sau rezoluția laterală este cuprinsă între câțiva micrometri și mai puțin de un micrometru .

Aplicații

Profilometre de drum

Profilometrele rutiere (cunoscute și sub numele de profilografe și utilizate în timpul testului rutier AASHO în perioada 1958-1960) folosesc un laser pentru măsurarea distanțelor, suspendat la aproximativ 30 cm de suprafața drumului, în combinație cu un contor și o unitate inerțială, în mod normal un accelerometru pentru a detecta deplasările pe plan vertical, care stabilește un plan de referință în mișcare la care sunt integrați distanțele laser. Compensarea inerțială asigură faptul că datele profilului sunt mai mult sau mai puțin independente de viteza ținută de profilometru în timpul măsurătorilor, atâta timp cât vehiculul nu are variații mari de viteză comparativ cu viteza de 25 km / h. Profilometrul colectează date la viteze normale de autostradă, prelevând variații verticale ale suprafeței la intervale cuprinse între 2 și 15 cm și necesită un sistem de achiziție de date de mare viteză capabil să obțină măsurători de ordinul kilohertzului. Datele colectate de un profilometru sunt utilizate pentru a calcula Indicele internațional de rugozitate (IRI), care este exprimat în mm / m. Valorile IRI variază de la 0 (echivalent cu conducerea pe o foaie de sticlă) până la valori apropiate de 10 mm / m pentru drumuri foarte denivelate. Indicele IRI este utilizat în gestionarea drumurilor pentru a monitoriza siguranța și calitatea rutieră. Multe profilometre măsoară, de asemenea, panta transversală, raza de curbură, panta longitudinală și adâncimea șanțului. Unele profilometre sunt capabile să facă fotografii sau videoclipuri în timp ce măsoară profilul drumului. Majoritatea profilometrelor sunt capabile să măsoare georeferențierea utilizând tehnologia GPS. O altă achiziție opțională este măsurarea fantelor. Unele sisteme de măsurare a profilului includ, de asemenea, un radar de penetrare a solului (GPR) pentru măsurarea grosimii pardoselii. Un alt tip de profilometru este utilizat pentru a măsura textura suprafeței drumului, corelându-l cu măsurarea coeficientului de adeziune transversală (CAT) și, prin urmare, cu rezistența la alunecare. Textura pardoselii este împărțită în trei categorii: megatessitura, macrotessitura și micro-textura. Megatessitura este măsurată cu o metodă profilometrică similară cu cea pentru evaluarea IRI și reprezintă neregulile suprafeței drumului cu o lungime de undă cuprinsă între 50 și 500 mm; macrotexarea reprezintă nereguli cu lungimi de undă cuprinse între 5 și 50 mm. De exemplu, un drum pe care s-a efectuat un tratament de suprafață cu sablare are o macro-rugozitate ridicată, în timp ce un drum pavat cu dale de beton are o macro-textură redusă. Din acest motiv, betonul este adesea aspru imediat după instalare pentru a crește aderența dintre anvelopă și suprafața drumului. Echipamentul pentru măsurarea macro-texturii constă în prezent dintr-un distometru laser cu o dimensiune a punctului extrem de mică (<1 mm) și un sistem de achiziție capabil să înregistreze variații de înălțime la distanță de 1 mm sau mai puțin. Rata de eșantionare este în general peste 32 kHz. Datele macro texturii pot fi utilizate pentru a calcula partea dependentă de viteză a valorii coeficientului de frecare al anvelopei / drumului. Textura macro oferă, de asemenea, informații despre frecarea diferită a unui drum uscat sau umed. Cu toate acestea, macro textura nu poate fi utilizată pentru a calcula un coeficient de frecare adecvat, deoarece micro textura îl afectează și el. Fricțiunea laterală și panta încrucișată sunt forțele cheie de reacție care acționează asupra unui vehicul pentru a menține traiectoria virajului în timp ce sunt supuse forțelor dependente de viteză și curbură. Deoarece fricțiunea depinde puternic de textură și în special de textura macro, panta transversală și raza de curbură pot fi măsurate cu un profilometru rutier, care poate fi foarte util pentru identificarea curbelor cu raze de curbură incorecte care pot reprezenta un pericol pentru circulatie.

Profilometrie în tehnici de analiză a suprafeței

În tehnicile de analiză a suprafeței, cum ar fi SIMS , GDMS , SNMS , LA-ICP-MS etc., profilometrele sunt utilizate pentru a determina adâncimea și dimensiunea craterelor produse de instrument.

Notă

  1. ^ A b(EN) Jean M. Bennett, Lars Mattsson, Introducere în rugozitatea și împrăștierea suprafeței, Societatea Optică a Americii, Washington, DC
  2. ^ a b ( EN ) WJ Walecki, F Szondy și MM Hilali, "Metrologie topografică de suprafață rapidă în linie care permite calcularea tensiunii pentru fabricarea celulelor solare pentru un randament de peste 2000 de napolitane pe oră" 2008 Meas. Știință tehnologică. 19 025302 (6pp) doi: 10.1088 / 0957-0233 / 19/2/025302
  3. ^(EN) KJ Stout și Liam Blunt, Topograhy de suprafață tridimensională , 2nd, Penton Press, 2000, p. 22, ISBN 978-1-85718-026-8 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Profilometru&oldid=118860669 ”