表面粗糙度测量仪的工作原理

第一篇：表面粗糙度测量仪的工作原理

表面粗糙度测量仪的工作原理

分析及其改进方案

阳旭东

(贵州工业大学机械系，贵州 贵阳550003)摘 要：分析了传统表面粗糙度测量仪的基本原理，对采用计算机系统的改进方案进行了讨论，并指出其发展方向。

关键词：表面粗糙度；表面粗糙度测量仪；计算机 中图分类号：TH71 文献标识码：A

0 引 言

表面质量的特性是零件最重要的特性之一，在计量科学中表面质量的检测具有重要的地位。最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。1929年德国的施马尔茨(G.Schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量。1936年美国的艾卜特(E.J.Abbott)研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。1940年英国Taylor-Hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪“泰吕塞夫(TALYSURF)”。以后，各国又相继研制出多种测量表面粗糙度的仪器。目前，测量表面粗糙度常用的方法有：比较法、光切法、干涉法、针描法和印模法等，而测量迅速方便、测值精度较高、应用最为广泛的就是采用针描法原理的表面粗糙度测量仪。本文将详细讨论表面粗糙度测量仪的原理及其改进方案。传统表面粗糙度测量仪的工作原理

1.1 针描法

针描法又称触针法。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，把这种移通过电子装置把信号加以放大，然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来。1.2 仪器的工作原理

采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成，见图1。

图1 测量系统图 图2 电感传感器工作原理图

电感传感器是轮廓仪的主要部件之一，其工作原理见图2，在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径r很小，测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触状在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经支点使磁芯同步地上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电感量发生变化。

图3为仪器的工作原理主框图。传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的，线圈电感量的变化使电桥失去平衡，于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号，经电子装置将这一微弱电量的变化放大、相敏检波后，获得能表示触针位移量大小和方向的信号。此后，将信号分成三路：一路加到指零表上，以表示触针的位置，一路输至直流功率放大器，放大后推动记录器进行记录；另一路经滤波和平均表放大器放大之后，进入积分计算器，进行积分计算，即可由指示表直接读出表面粗糙度Ra值。

图3 传统表面粗糙度测量仪工作原理框图

指零表的作用反映铁芯在差动电感线圈中所处的位置。当铁芯处于差动电感线圈的中间位置时，指零表指针指示出零位，即保证处于电感变化的线性范围之内。所以，在测量之前，必须调整指零表，使其处于零位。噪声滤波的目的在于剔除一些干扰信号，如电气元件的噪声所引起的虚假信号。大量的测试表明，高于400Hz的信号即不是被测表面粗糙度所引的信号，必须从总信号中加以剔除。所以噪声滤波器是一种低通(低频能通过)滤波器，它使400Hz以下的低频信号顺利通过，而将400Hz以上的高频信号迅速衰减，从而达到滤波的目的。波度滤波的目的则是用以滤掉距大于取样长度的波度，因此它是一个高通(高频能通过)滤波器，使表面粗糙度所引起的高频(相对于波度引起的低频而言)信号能自由通过。

经过噪声滤波和波度滤波以后，剩下来的就是与被测表面粗糙度成比例的信号，再经平均表放大器后，所输出的电流I与被测表面轮廓各点偏离中线的高度y的绝对值成正比，然后经积分器完成0ydx的积计算，得出Ra值，由指零表显示出来。

这种仪器适用于测定0.02-10μm的Ra值，其中有少数型号的仪器还可测定更小的参数值，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。测量迅速方便，测值精度高。

传统表面粗糙度测量仪的不足

传统表面粗糙度测量仪存在以下几个方面的不足：

(1)测量参数较少，一般仅能测出Ra、Rz、Ry等少量参数；

(2)测量精度较低，测量范围较小，Ra值的范围一般为0.02-10μm左右；(3)测量方式不灵活，例如：评定长度的选取，滤波器的选择等；(4)测量结果的输出不直观。

造成上述几个方面不足的主要原因是：系统的可靠性不高，模拟信号的误差较大且不便于处理等。对传统表面粗糙度测量仪的改进

3.1 传统表面粗糙度测量仪的改进方案

为了克服传统表面粗糙度测量仪的不足，应该采用计算机系统对其进行改进。例如，英国兰克精密机械有限公司制造的“泰吕塞夫(TALYSURF)”10型和我国哈尔滨量具刃具厂制造的2205型表面粗糙度测量仪就采用了计算机系统，使其性能较之传统表面粗糙度测量仪有极大的提高。其基本原理如图4所示，从相敏整流输出的模拟信号，经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，计算机自动地将其采集的数据进行数字滤波和计算，得到测量结果，测量结果及轮廓图形在显示器显示或打印输出。

图4 改进后的表面粗糙度测量仪工作原理框图

要采用计算机系统对传统的表面粗糙度测量仪进行改进，就要编制相应的计算机软件，最好采用比较直观的菜单形式。可以按如图5所示的菜单使用流程图编制软件：

图5 菜单使用流程框图

3.2 改进后的表面粗糙度测量仪的功能及使用效果

由于采用计算机系统，将模拟信号转换为数字信号进行灵活的处理，显著地提高了系统的可靠性，所以既大大增加了测量参数的数量，又提高了测量精度。例如：哈尔滨量具刃具厂制造的2205型表面粗糙度测量仪的测量参数多达二十六个，测量范围为0.001～50μm，可任选1～5倍的取样长度作为评定长度，测量结果及图形在显示器、打印机或绘图仪上非常直观地输出来。它还采用了较为先选的可选择的数字滤波器，它与模拟滤波器相比其特性更为准确，且不会有元器件参数误差带来的影响。

另一方面，若在表面粗糙度测量仪测量实验的教学过程中引入改进后的表面粗糙度测量仪，就实验的直观教学功能而言，也很有意义。改进后的电动输廓仪，通过计算机软件与硬件的结合(尤其是软件)大大加强了实验过程的直观性，这体现在以下几个方面：

(1)整个实验过程非常直观地通过软件的各级菜单进行控制。操作简单、一目了然。(2)输入与显示同步，即在测量进行过程的同时，触针在被测表面上滑行的轨迹动态地显示在计算机屏幕上。

(3)测量结果及相关图形能非常直观地、准确地输出在显示器、打印机或绘图仪上。很显然，以上这些直观的教学效果是其它传统的表面粗糙度测量实验方法所不具备的。它在得到正确的测量结果的同时，还充分运用了直观教学的原理，帮助学生加深对表面粗糙度的概念及其各种参数的直观理解。结 语

(1)传统的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成，从输入到输出全过程均为模拟信号。而在传统的表面粗糙度测量仪的基础上，采用计算机系统对其进行改进后，通过模-数转换将模拟量转换为数字量送入计算机进行处理，使得仪器在测量参数的数量、测量精度、测量方式的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极大的提高。

(2)从前面的分析知，整个改进方案并不复杂，因此对于目前仍广泛使用的传统的表面粗糙度测量仪的改进具有一定的意义。

(3)随着电子技术的进步，某些型号的表面粗糙度测量仪还可将表面粗糙度的凹凸不平作三维处理，测量时在相互平行的多个截面上进行，通过模-数变换器，将模拟量转换为数字量，送入计算机进行数据处理，记录其三维放大图形，并求出等高线图形，从而更加合理的评定被测面的表面粗糙度。

第二篇：表面粗糙度轮廓及其检测

第五章 表面粗糙度轮廓及其检测

思 考 题

5-1 为了研究机械零件的表面结构而采用的表面轮廓是怎样确定的？实际表面轮廓上包含哪三种几何误差？

5-2 表面结构中的粗糙度轮廓的含义是什么？它对零件的使用性能有哪些影响？

5-3 测量表面粗糙度轮廓和评定表面粗糙度轮廓参数时，为什么要规定取样长度？标准评定长度等于连续的几个标准取样长度？ 5-4 为了评定表面粗糙度轮廓参数，首先要确定基准线，试述可以作为基准线的轮廓的最小二乘中线和算术平均中线的含义？ 5-5 试述GB？T3505-2000《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、定义及参数》规定的表面粗糙度轮廓更衣室参数中常用的两个幅度参数和一个间距参数的名称、符号和含义？ 5-6 规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出的两项基本要求是什么？必要时还可给出哪些附加要求？

5-7 试述在表面粗糙度轮廓代号上给定幅度参数Ra或Rz允许值（上限值、下限值或者最大值、最小值）的标注方法？按GB/T10610-1998《产品几何技术规范 表面结构要 轮廓法评定表面结构的规则和方法》的规定，各种不同允许值的合格条件是什么？ 5-8 试述表面粗糙度轮廓幅度参数Ra和Rz分别用什么量仪测量？试述这些量仪的测量原理和分别属于哪种测量方法？ 5-9 试述表面粗糙度轮廓幅度参数允许值的选用原则？

5-10 GB/T131-1993《机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法》规定了哪三种表面粗糙度轮廓符号？

5-11 试述表面粗糙度轮廓代号中幅度参数允许值和其他技术要求的标注位置？

习题

一、判断题 〔正确的打√，错误的打X〕

1.确定表面粗糙度时，通常可在三项高度特性方面的参数中选取。（）

2.评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称取样长度，它可以包含几个评定长度。（）

3.Rz参数由于测量点不多，因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。（）

4.Ry参数对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。（）

5.选择表面粗糙度评定参数值应尽量小好。（）

6.零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。（）

7.零件的表面粗糙度值越小，则零件的尺寸精度应越高。（）8.摩擦表面应比非摩擦表面的表面粗糙度数值小。（）9.要求配合精度高的零件，其表面粗糙度数值应大。（）10.受交变载荷的零件，其表面粗糙度值应小。（）

二、选择题（将下列题目中所有正确的论述选择出来）1．表面粗糙度值越小，则零件的＿＿。A．耐磨性好。B．配合精度高。C．抗疲劳强度差． D．传动灵敏性差。E．加工容易。

2．选择表面粗糙度评定参数值时，下列论述正确的有＿＿． A．同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大。B．摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小。C．配合质量要求高，参数值应小。D．尺寸精度要求高，参数值应小。E．受交变载荷的表面，参数值应大。3．下列论述正确的有＿＿。

A．表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。B．表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。C．表面粗糙度属于表面波纹度误差。

D．经过磨削加工所得表面比车削加工所得表面的表面粗糙度值大。E．介于表面宏观形状误差与微观形状误差之间的是波纹度误差。4．表面粗糙度代（符）号在图样上应标注在＿＿。A． 可见轮廓线上。B． 尺寸界线上。C． 虚线上。

D．符号尖端从材料外指向被标注表面。E． 符号尖端从材料内指向被标注表面。

三、填空题

1．表面粗糙度是指＿＿。

2．评定长度是指＿＿，它可以包含几个＿＿。3．测量表面粗糙度时，规定取样长度的目的在于＿＿。

4．国家标准中规定表面粗糙度的主要评定参数有＿＿、＿＿、＿＿三项。

四．综合题

1．国家标准规定的表面粗糙度评定参数有哪些？哪些是基本参数？哪些是附加参数？

2评定表面粗糙度时，为什么要规定取样长度？有了取样长度，为什么还要规定评定长度？

3．评定表面粗糙度时，为什么要规定轮廓中线？ 4．将表面粗糙度符号标注在图2-38上，要求

（1）用任何方法加工圆柱面φd3，R a最大允许值为3.2μm。（2）用去除材料的方法获得孔φd1，要求R a最大允许值为3.2μm。（3）用去除材料的方法获得表面a，要求Ry最大允许值为3.2μm。

（4）其余用去除材料的方法获得表面，要求R a允许值均为25μm。5．指出图2-39中标注中的错误，并加以改正。

图 2-38 图2-39 6．试解释图1-5.1所示六个表面粗糙度轮廓代号中的各项技术要求？

7．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在图1-5.2所示的机械加工的零件的图样上。

①φD1孔的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为3.2μm； ②φD2孔的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为6.3μm，最小值为3.2μm；

③零件右端面采用铣削加工，表面粗糙度轮廓参数Rz的上限值为12.5μm，下限值为6.3μm，加工纹理呈近似放射形； ④φd1和φd2圆柱面粗糙度轮廓参数Rz的上限值为25μm； ⑤其余表面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的上限值为12.5μm。8．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在图1-5.3所示的机械加工的零件的图样上。

①两上φd1圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为1.6μm，下限值为0.8μm；

②φd2轴肩的表面粗糙度轮廓参灵敏Rz的最大值为20μm； ③φd2圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的最大值为3.2μm，最小值为1.6μm；

④宽度为b的键槽两侧面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的上限值为3.2μm；

⑤其余表面的表面粗糙度轮廓参灵敏Ra的最大值为12.5μm。

9．在一般情况下，φ60H7孔与φ20H7相比较，φ40H6/f5与φ40H6/s5中的两个孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数值？ 10．在一般情况下，圆柱度公差分别为0.01mm和0.02mm的两个φ45H7孔相比较，哪个孔应选用较小的表面粗糙度轮廓幅度参数值？

第三篇：影响机械加工表面粗糙度的几个因素及措施[定稿]

职教类

影响机械加工表面粗糙度的几个因素及措施

摘要：表面粗糙度是零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，它是评价零件的一项重要指标。一般说来，它的波距和波高都比较小，是一种微观的几何形状误差。对机械加工表面，表面粗糙度是由切削时的刀痕，刀具和加工表面之间的摩擦，切削时的塑性变形，以及工艺系统中的高频振动等原因所造成的。表面粗糙度是检验零件质量的主要依据，它的选择直接关系到生产成本、产品的质量、使用寿命。

关键词：机械加工

表面粗糙度

提高措施

随着工业技术的飞速发展，机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作，表面层的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象，将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面质量有很大关系。因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

一、机械加工表面粗糙度对零件使用性能的影响

表面粗糙度对零件的配合精度，疲劳强度、抗腐蚀性，摩擦磨损等使用性能都有很大的影响。

1、表面质量对零件配合精度的影响

（1）对间隙配合的影响

由于零件表面的凹凸不平，两接触表面总有一些凸峰相接触。表面粗糙度

过大，则零件相对运动过程中，接触表面会很快磨损，从而使间隙增大，引起配合性质改变，影响配合的稳定性。特别是在零件尺寸和公差小的情况下，此影响更为明显。

(2)对过盈配合的影响

粗糙表面在装配压入过程中，会将相接触的峰顶挤平，减少实际有效过盈量，降低了配合的连接强度。

2、表面质量对疲劳强度的影响

零件表面越粗糙，则表面上的凹痕就越深明，产生的应力集中现象就越严重。当零件受到交变载荷的作用时，疲劳强度会降低，零件疲劳损坏的可能性增大。

3、表面质量对零件抗腐蚀性的影响

零件表面越粗糙，则积聚在零件表面的腐蚀气体或液体也越多，且通过表面的微观凹谷向零件表层渗透，形成表面锈蚀。

4、表面质量对零件摩擦磨损的影响

两接触表面作相对运动时，表面越粗糙，摩擦系数越大，摩擦阻力越大，因摩擦消耗的能量也越大，并且还影响零件相对运动的灵活性。此外，表面越粗糙，两配合表面的实际有效接触面积越小，单位面积压力越大，更易磨损。

此外，表面粗糙度还影响零件的接触刚度、密封性能、产品的美观和表面涂层的质量等。因此，提高产品的质量和寿命应选取合理的表面粗糙度。

二、影响表面粗糙度的因素及措施

1、切削加工影响表面粗糙度的因素

在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小

进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度。合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

2、工件材料的性质

加工塑性材料时，由于刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙度值加大。

3、切削用量

（1）进给量ƒ影响

采用较小的进给量ƒ，加工表面残留面积高度较小，对减小粗糙度Ra值有利。

（2）切削速度υ的影响

切削塑性材料，当切削速度υ小于5 m／min或大于100 m／min时，不易产生积屑瘤，对减小粗糙度Ra值有利。当切削速度υ在20--25 m／min，且切削温度约为300ºC时，切屑与刀具前刀面摩擦系数最大，此时积屑瘤高度最大，使粗糙度Ra值增加。

（3）切削深度αp影响

切削深度αp比进给量ƒ和切削速度υ对粗糙度Ra值的影响要小。当αp减小时，切削力减小，不易产生振动，对减小粗糙度Ra值有利。

4、磨削加工影响表面粗糙度的因素

像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成也

是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。影响磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂轮的粒度；(2)砂轮的硬度；(3)砂轮的修整；(4)磨削速度；(5)磨削径向进给量与光磨次数；(6)工件圆周进给速度与轴向进给量；(7)冷却润滑液。

三、提高表面粗糙度的措施

1、减小切削加工表面粗糙度的措施

(1)刀具方面：在工艺系统刚度足够时，采用较大的刀尖圆弧半径re，较小副偏角k＇r，使用长度比进给量稍大一些的k＇r=0的修光刃；采用较大的前角r。加工塑性的材料，提高刀具的刃磨质量，减小刀具前、后刀面的粗糙度数值，使其不大于Ra1.25μm；选用与工件亲和力小的刀具材料；对刀具进行氧、氮化处理；限制副刀刃上的磨损量；选用细颗粒的硬质合金做刀具等。

(2)工件方面：应有适宜的金相组织(低碳钢、低合金钢中应有铁素体加低碳马氏体、索氏体或片状珠光体，高碳钢、高合金钢中应有粒状珠光体)；加工中碳钢及中碳合金钢时若采用较高切削速度，应为粒状珠光体；若采用较低切削速度，应为片状珠光体组织。合金元素中碳化物的分布要细匀；易切钢中应含有硫铅等元素；对工件进行调质处理，提高硬度，降低塑性；减小铸铁中石墨的颗粒尺寸等。

(3)切削条件方面：以较高的切削速度切削塑性材料；减小进给量；采用高效切削液；提高机床的运动精度，增强工艺系统刚度；采用超声波振动切削加工等。

2、减小磨削加工表面粗糙度参数值的措施

(1)砂轮特性方面：采用细粒度砂轮；提高磨粒切削刃的等高性；根据工件材料、磨料等选择适宜的砂轮硬度；选择与工件材料亲和力小的磨料；采用适宜的弹性结合剂的砂轮，采用直径较大的砂轮；增大砂轮的宽度等。

(2)砂轮修整方面：金刚石的耐磨性、刃口形状、安装角度应满足一定要求；选择适当的修整用量。

(3)磨削条件方面：提高砂轮速度或降低工作速度，使V砂/V工的比值增大；采用较小的纵向进给量、磨削深度，最后进行无进给光磨。正确选用切削液的种类、浓度比、压力、流量和清洁度等；提高砂轮的平衡精度；提高主轴的回转精度、工作台运动的平衡性及整个工艺系统的刚度。

四、结 论

由于机械加工表面对机器零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响，因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面粗糙度要求。由于影响表面粗糙度的因素是多方面的，因此应该综合考虑各方面的因素，对表面粗糙度根据需要提出比较经济适用的要求。

第四篇：表面工作不会永远

表面工作不会永远

——第三次内务检查有感

拉练过后，踏着疲惫但快乐的步伐回来。途径宣传栏，无意间发现第三次内务评比出来了。

脑子在一阵空白之后跳出四个字：内务评比，闪着大大的问号。

大家一片茫然，这个成绩更使我们哀伤，倒数第三。

脑中浮现出早晨匆忙下楼时留下的场景，凌乱的床褥，凌乱的桌子，凌乱的地板。。。我无法想象检查的教官走到我们寝室时的表情，那个分数的来历。

记得，昨晚，我们还在寝室里胸有成竹的说，每天肯定不会来检查内务了，我们不必整理了，现在回想起来真可笑，以为一切皆在我们掌控之中，却忘记了今天是规定检查的日子。昨日在大家共同努力下获得的第二名还历历在目，而今天却成了倒数。一路上我思索着这些问题竟觉得很讽刺。

是什么使我们从昨日的亚军宝座跌到了最后的位子？

我知道了，我知道。

昨日因为指导员的反复提醒，所以我们记得整理内务。而今天呢，今天的内务检查只在提过一次，因为大家的满不在乎，所以没人记得。知道要检查内务，大家把东西都塞进柜子里，花许多时间整理书桌，将被子叠得跟豆腐块一样。

记得二排长经常说，整齐的内务是美好一天的开始。我相信最初安排内务这项活动的原意是让我们养成良好的内务习惯，让我们变得有纪律，让我们学习军人的生活，让我们更好适应集体生活，让我们在军训时学到一生获益的东西。而我们呢？在检查内务前才开始整理，完全是为了整理而整理，将这件事变得那么形式化，失去了最初的意图。我们在应付别人，争取所谓的成绩，到最后，我们欺骗的还是自己，这种表面化的作风不会长久，就像这次内务检查，赤裸裸的揭露了我们的懒散的本质。正所谓纸包不住火，假象掩盖不了事实。我们可以欺骗别人一时，但我们不能欺骗别人一世。唯有做真实的人，做真实的事，才能打动别人，感动自己。

未来，我们拥有很多机会，一味的表面工作只会吓跑每一次机会，我们要做一个真实的人，尽管我们会时常在角落处：我们要做一个真实的人，尽管我们不太容易被记住。但请相信，日久见人心，一个真实的人，总会是最后微笑的那一个，表面工作不会长久。六连二排三班黄颖

第五篇：雷达工作 原理

雷达的原理

雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。

雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。

为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2

其中S：目标距离

T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间

C：光速

雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。

测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。

雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。

其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。它取决于雷达的发射功率与天线口径的乘积，并与目标本身反射雷达电磁波的能力（雷达散射截面积的大小）等因素有关。威力范围指由最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角及方位角范围确定的区域。

雷达的技术指标与参数很多，而且与雷达的体制有关，这里仅仅讨论那些与电子对抗关系密切的主要参数。

根据波形来区分，雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数为脉冲重复周期（脉冲重复频率）、脉冲宽度以及载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振荡频率，也称为雷达的工作频率。

雷达天线对电磁能量在方向上的聚集能力用波束宽度来描述，波束越窄，天线的方向性越好。但是在设计和制造过程中，雷达天线不可能把所有能量全部集中在理想的波束之内，在其它方向上在在着泄漏能量的问题。能量集中在主波束中，我们常常形象地把主波束称为主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。为了覆盖宽广的空间，需要通过天线的机械转动或电子控制，使雷达波束在探测区域内扫描。

概括起来，雷达的技术参数主要包括工作频率（波长）、脉冲重复频率、脉冲宽度、发射功率、天线波束宽度、天线波束扫描方式、接收机灵敏度等。技术参数是根据雷达的战术性能与指标要求来选择和设计的，因此它们的数值在某种程度上反映了雷达具有的功能。例如，为提高远距离发现目标能力，预警雷达采用比较低的工作频率和脉冲重复频率，而机载雷达则为减小体积、重量等目的，使用比较高的工作频率和脉冲重复频率。这说明，如果知道了雷达的技术参数，就可在一定程度上识别出雷达的种类。

雷达的用途广泛，种类繁多，分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预警雷达、搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管雷达、引导雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视雷达、机载截击雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。除了按用途分，还可以从工作体制对雷达进行区分。这里就对一些新体制的雷达进行简单的介绍。（军事观察·warii.net）

双/多基地雷达

普通雷达的发射机和接收机安装在同一地点，而双/多基地雷达是将发射机和接收机分别安装在相距很远的两个或多个地点上，地点可以设在地面、空中平台或空间平台上。由于隐身飞行器外形的设计主要是不让入射的雷达波直接反射回雷达，这对于单基地雷达很有效。但入射的雷达波会朝各个方向反射，总有部分反射波会被双/多基地雷达中的一个接收机接收到。美国国防部从七十年代就开始研制、试验双/多基地雷达，较著名的“圣殿”计划就是专门为研究双基地雷达而制定的，已完成了接收机和发射机都安装在地面上、发射机安装在飞机上而接收机安装在地面上、发射机和接收机都安装在空中平台上的试验。俄罗斯防空部队已应用双基地雷达探测具有一定隐身能力的飞机。英国已于70年代末80年代初开始研制双基地雷达，主要用于预警系统。

相控阵雷达

我们知道，蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成，每个小眼都能成完整的像，这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。与此类似，相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列天线。利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。

相控阵雷达的优点

（1）波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；（2）一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；（3）目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；（4）对复杂目标环境的适应能力强；（5）抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高，即使少量组件失效仍能正常工作。但相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限，最大扫描角为90°～120°。当需要进行全方位监视时，需配置3～4个天线阵面。

相控阵雷达与机械扫描雷达相比，扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能力更强，能快速适应战场条件的变化。多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。美国“爱国者”防空系统的AN／MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。随着微电子技术的发展，固体有源相控阵雷达得到了广泛应用，是新一代的战术防空、监视、火控雷达。

宽带／超宽带雷达

工作频带很宽的雷达称为宽带／超宽带雷达。隐身兵器通常对付工作在某一波段的雷达是有效的，而面对覆盖波段很宽的雷达就无能为力了，它很可能被超宽带雷达波中的某一频率的电磁波探测到。另一方面，超宽带雷达发射的脉冲极窄，具有相当高的距离分辨率，可探测到小目标。目前美国正在研制、试验超宽带雷达，已完成动目标显示技术的研究，将要进行雷达波形的试验。

合成孔径雷达

合成孔径雷达通常安装在移动的空中或空间平台上，利用雷达与目标间的相对运动，将雷达在每个不同位置上接收到的目标回波信号进行相干处理，就相当于在空中安装了一个“大个”的雷达，这样小孔径天线就能获得大孔径天线的探测效果，具有很高的目标方位分辨率，再加上应用脉冲压缩技术又能获得很高的距离分辨率，因而能探测到隐身目标。合成孔径雷达在军事上和民用领域都有广泛应用，如战场侦察、火控、制导、导航、资源勘测、地图测绘、海洋监视、环境遥感等。美国的联合监视与目标攻击雷达系统飞机新安装了一部AN／APY3型X波段多功能合成孔径雷达，英、德、意联合研制的“旋风”攻击机正在试飞合成孔径雷达。

毫米波雷达

工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。例如，美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。

激光雷达

工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激光雷达很容易“看穿”隐身目标所玩的“把戏”；再加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、水下目标探测等。美国国防部正在开发用于目标探测和识别的激光雷达技术，已进行了前视／下视激光雷达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合研究工作。参考资料：