史蒂芬·西蒙（Stefan Simon）

粗糙度检测是一种使用广泛的研究方法，用于评估风化进程或检测石质文化遗产，尤其是光面大理石石质文物表面的清洁效果（Grimm， 1983； Weber， 1985）。

即使肉眼看上去平整光滑的石材表面，若用显微镜观察，也总是能看到其粗糙性。也就是说，对于每一个表面都能确定一个粗糙度。测定粗糙度最简单的技术就是电动触针法——一种检测表面的二维测量方法，其推动装置以恒定的速度推动触针系统平行于待测表面运动。市面上有销售特定的检测仪器即马尔粗糙度仪（Perthometer）。该仪器通常由一个支架组成，支架上连着一根很细的针，与留声机类似。触针沿着表面滑动，同时会记录下高度变化的曲线。

记录所得的曲线其实是通过电动触针法得到的实际表面的包络轮廓。这条曲线实际上包含了三个最重要的形态特征值：形态偏差、表面波纹度和表面粗糙度（DIN 4760） 。测得曲线后，通常最先引起注意的是随着曲线长度快速变化的表面粗糙度，它通过不规则的波峰和波谷被展示出来。若将这种不规则波动去除（对曲线进行降噪处理），并载入一条拟合曲线^[10]，就能识别出波纹度曲线。其特征是它的平均曲线不会持续上升或下降。如果再将波纹度曲线去除，就能清晰显示出形态偏差，也就是待测表面的形态的结构，这也能用肉眼观察到。为从测量技术上区分这些数值，必须通过合适的过滤技术区分表面粗糙度、表面波纹度和形态偏差。此时，就需要通过极限波长来确定：哪些波长属于表面粗糙度范围，哪些波长属于表面波纹度范围。根据DIN 4777制作的曲线过滤器能将测得曲线中的波长分为长波和短波，长波部分即属表面波纹度范围，短波部分则属表面粗糙度范围。单个检测距离Ie是整个滑动距离I的一部分，它小于或最多等于极限波长。检测总距离Im是滑动距离I被测量的那部分；根据标准，它包括5段前后相连的单个检测距离Ie。在单个检测距离Ie中可测得粗糙度参数，其定义和测定是根据DIN EN ISO 4287、 4288来进行描述的。因通常需要测定5段单个检测距离，检测结果可取几个单个检测距离的平均值。5段单个检测距离是标准规定的测量段数，如有其他情况则必须写明该检测中单个检测距离的数量。评价粗糙度的基准线是通过过滤器得到的曲线的长波部分的平均线，是通过一段单个检测距离曲线的中心线。换言之，粗糙度曲线是测得曲线相对于中心线的偏差。在描述粗糙度曲线时，称中心线为零度线m。曲线深度Pt则是两条根据理想几何曲线形状而定的等距边界线之间的距离，这两条边界线在相关检测距离内尽可能地将测得曲线包含在内。平均粗糙度Ra是粗糙度曲线上所有数值的算术平均值（图2.2.13.1） ；平均粗糙度Rq是粗糙度曲线上所有数值的平方平均值。

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图2.2.13.1　平均粗糙度Ra （μm）——粗糙度曲线上所有数值与零度线m距离的算数平均值

单段检测距离的粗糙深度Zj是曲线上最高点和最低点的垂直距离Ry。平均粗糙深度Rz是接连几段单个检测距离上单段粗糙深度Zi的平均值。最大粗糙深度Rmax是检测总距离中最大的单段粗糙深度。Rz是5个最高波峰和5个最低波谷的振幅的算术平均值，而波峰和波谷是由中心线确定的。如果单个检测距离Ie中波峰和波谷少于5个，那么此时根据国际标准就无法测定Rz。 Rc则指的是所有振幅的算术平均值。

检测样本上将选取平坦部位约50 mm的长度用于检测（也可能取样并固定在马尔粗糙度仪的试验台上）。在每个样本上，将检测5段2.5 mm长的单个检测距离。一般使用平均粗糙深度Rz和最大粗糙深度Rmax来评估检测结果。

现场检测中，可通过定期重复测量来追踪记录抛光表面在持续风化过程中粗糙度的加剧。