長度計量技術中對工件加工表面的微觀幾何形狀特性的測量。常用的測量方法有比較法、觸針法、光切法和幹涉法等。
比較法 將表面粗糙度比較樣塊（簡稱樣塊，圖1）根據視覺和觸覺與被測表面比較，判斷被測表面粗糙度相當於那一數值，或測量其反射光強變化來評定表面粗糙度(見鐳射測長技術)。樣塊是一套具有平面或圓柱表面的金屬塊，表面經磨、車、鏜、銑、刨等切削加工，電鑄或其他鑄造工藝等加工而具有不同同的表面粗糙度。有時可直接從工件中選出樣品經過測量並評定合格後作為樣塊。利用樣塊根據視覺和觸覺評定表面粗糙度的方法雖然簡便，但會受到主觀因素影響，常不能得出正確的表面粗糙度數值。
圖1 粗糙度比較樣塊
表面粗糙度測量儀
圖2 電動輪廓儀
觸針法 利用針尖曲率半徑為2微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學式長度傳感器轉換為電信號，經放大、濾波、計算後由顯示儀表指示出表面粗糙度數值，也可用記錄器記錄被測截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數值的測量工具稱為表面粗糙度測量儀（見彩圖），同時能記錄表面輪廓曲線的稱為表面粗糙度輪廓儀（簡稱輪廓儀，圖2。這兩種測量工具都有電子計算電路或電子計算機，它能自動計算出輪廓算術平均偏差Rα，微觀不平度十點高度RZ，輪廓最大高度Ry和其他多種評定參數，測量效率高，適用於測量Rα為0.025～6.3微米的表面粗糙度。
光切法 光線通過狹縫後形成的光帶投射到被測表面上，以它與被測表面的交線所形成的輪廓曲線來測量表面粗糙度（圖3）。由光源射出的光經聚光鏡、狹縫、物鏡1後，以45°的傾斜角將狹縫投影到被測表面，形成被測表面的截面輪廓圖形，然後通過物鏡2將此圖形放大後投射到分劃板上。利用測微目鏡和讀數鼓輪（圖中未示）先讀出h值，計算後得到H值。應用此法的表面粗糙度測量工具稱為光切顯微鏡。它適用於測量RZ和Ry為0.8～100微米的表面粗糙度，需要人工取點，測量效率低。
幹涉法 利用光波幹涉原理(見平晶、激光測長技術)將被測表面的形狀誤差以幹涉條紋圖形顯示出來，並利用放大倍數高（可達500倍）的顯微鏡將這些幹涉條紋的微觀部分放大後進行測量，以得出被測表面粗糙度。應用此法的表面粗糙度測量工具稱為幹涉顯微鏡。這種方法適用於測量Rz和Ry為0.025～0.8微米的表面粗糙度。