在表面形貌分析中，波紋度分析是一項(xiàng)非常常見(jiàn)且重要的分析項(xiàng)目。如在緊密機(jī)械加工領(lǐng)域，人們通過(guò)分析機(jī)械加工表面的波紋度，可以確保產(chǎn)品表面符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化加工工藝，提高零件的精度和性能，減少摩擦、磨損和噪音，從而提高產(chǎn)品的性能和壽命；在材料科學(xué)領(lǐng)域，人們通過(guò)研究材料表面的微觀結(jié)構(gòu)，可以分析其在磨損、腐蝕或疲勞過(guò)程中的變化；在電子半導(dǎo)體領(lǐng)域，人們也需要分析電子元件表面的微觀結(jié)構(gòu)，確保其表面質(zhì)量符合制造標(biāo)準(zhǔn)。

但很多時(shí)候，波紋度和粗糙度這兩類(lèi)表面形貌是混在一起的。在波紋度分析前，我們需要通過(guò)濾波技術(shù)，將波紋度成分從粗糙度中分離出來(lái)，以便單獨(dú)分析。

根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)，波紋度的波長(zhǎng)范圍通常在1mm到10mm之間，而粗糙度的波長(zhǎng)范圍則小于1mm。區(qū)分波紋度和粗糙度，我們可以通過(guò)設(shè)置濾波參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。（圖1）

圖1  粗糙度和波紋度輪廓的傳輸特性

在優(yōu)可測(cè)白光干涉儀配套的數(shù)據(jù)分析軟件中，包括高斯濾波器和樣條濾波器，這些濾波器可以有效分離表面形貌中的波紋度和粗糙度成分。我們可以通過(guò)設(shè)置濾波器的截止波長(zhǎng)（λc）來(lái)區(qū)分波紋度和粗糙度，通常設(shè)置為1mm左右。這樣，波長(zhǎng)小于1mm的成分會(huì)被歸為粗糙度，而波長(zhǎng)大于1mm的成分會(huì)被歸為波紋度。

從濾波器角度來(lái)看，你也可以認(rèn)為，粗糙度輪廓是對(duì)原始輪廓采用λc輪廓濾波器抑制長(zhǎng)波成分以后形成的輪廓；而波紋度輪廓是對(duì)原始輪廓連續(xù)運(yùn)用λf和λc兩個(gè)輪廓濾波器后形成的輪廓。

應(yīng)用濾波器后，軟件會(huì)自動(dòng)將表面形貌分解為波紋度和粗糙度兩個(gè)分量，并分別顯示。我們就可以觀察波紋度分量的3D可視化，計(jì)算波紋度參數(shù)（如Wq、Wz等）；同樣，我們也可以對(duì)粗糙度分量進(jìn)行分析，計(jì)算粗糙度參數(shù)（如Ra、Rq等）。

在通過(guò)截止波長(zhǎng)（λc）來(lái)區(qū)分波紋度和粗糙度后，我們應(yīng)該如何驗(yàn)證它們已經(jīng)被區(qū)分了呢？方法有兩種。

一種是通過(guò)計(jì)算波紋度和粗糙度的相關(guān)參數(shù)（如波紋度的Wq、Wz和粗糙度的Ra、Rq等），驗(yàn)證分離效果。如果分離效果良好，波紋度參數(shù)應(yīng)主要反映較長(zhǎng)波長(zhǎng)的表面特征，而粗糙度參數(shù)則反映較短波長(zhǎng)的特征。

第二種是傅里葉變換（FFT）分析，可以對(duì)表面形貌進(jìn)行頻率分析。通過(guò)觀察頻率譜，我們還可以直觀地確認(rèn)波紋度和粗糙度的頻率分布是否符合預(yù)期，進(jìn)一步驗(yàn)證分離效果。

當(dāng)然，我們還可以將分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或已知樣本進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證波紋度和粗糙度的分離是否符合預(yù)期。