表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状的一个重要指标，对工件表面质量有很大影响。在表述表面粗糙度检测方法发展历史的基础上，对其研究现状及其测量方法进行了重点阐述。 本文运用基尔霍夫衍射理论首次推导了大范围内的表面粗糙度测量原理。从理论和实验证明了采用镜反射光强与漫反射光强比的测量方法评价工件的软、硬件设计。 在智能仪器设计中，系统的温漂是一个难于解决的问题，在分析了测量仪的散热设计之后，采用三节点法解决系统的温漂。在此基础上，研究了基于三节点发测量表面粗糙度的测量原理，探讨了三节点法测量方案中参数的优化设计。 运用实验方法，研究研磨、平磨和外圆磨表面轮廓的分形行为。研究表明在所研究的尺度范围内，研磨、平磨和外圆磨的表面轮廓均存在分形行为。在此基础上，着重研究了外圆磨削表面的分形行为，研究成果表明：(1)分形维数随Ra呈单调递减关系；(2)分形维数随磨削深度呈单调递减关系；(3)分形维数随工件转速呈单调递减关系；(4)表面轮廓的分形区间与加工方式无关。进一步可认为外圆磨削表面轮廓的分形行为是表面的一个固有特征，可用分形理论的分形维数表征表面轮廓的形貌特征。