扭转角的激光测量装置制造方法及图纸

扭转角的激光测量装置，包括光源和反射镜，其特征在于光源采用激光枪，激光枪与反射镜之间设置扩束器及光栏，反射镜的反射方向上设置光电转换器，该光电转换器通过导线与接收放大器相联接。设置在被测部件的反射镜将激光枪发出的平行而高强度的单色光束反射到光电转换器，该光电转换器将扭变的光信号以电信号方式输出，通过接收放大器后可实现在记录仪或显示仪上直接实时显示或记录扭变的数据。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于物理测试仪器领域，尤其涉及试件或扭转零部件的动态微扭转角的测量装置。对于试件或零部件扭转角的测定目前广泛采用以光杠杆原理设计的测定装置。这种装置是在扭转部件上附加一反映扭转角度变化的小凹面镜，用平行光源照射到该小镜上；当部件偏转时，利用光的直线传播及通过在小面镜上的反射光程的增加使偏转的微小角度得以放大，并在有刻度的毛玻璃尺上人工读数。这种俗称灯尺装置的仪器虽然是一种广泛用于测量微小扭变的简易装置，而且由于利用几何光学的相似原理使放大率在一定的光程范围内具有稳定可靠的特点，但是尚存在以下不足(1)通过反射镜反射在刻度尺上的光标须人工观察，因而使测试人员易疲劳，并带有人为误差；(2)由于普通光线易发散，尺镜的距离(光程)实际上仅在一个固定范围内才能得到清晰的光标，因而放大倍数有限，导致精确度很有限；(3)该装置须在暗室或设置专门的遮避光通道才能测试，因而在使用上带来诸多不变。基于已有扭转角测定装置的不足本技术提供一种具有精确度高、使用方便、应用范围广的微扭转角的测定装置。为了实现上述目的本技术提供的扭转角的激光测量装置是通过下述方式达到的该装置包含光源和反射镜，其特点是光源采用激光枪，激光枪与反射镜之间设置扩束器及光栏，反射镜的反射方向上设置光电转换器，该光电转换器通过导线与接收放大器相联。下面对本技术予以详细描述按照图1所示的结构示意图，扭转角的激光测量装置包括光源(2)、扩束器(3)、光栏(4)、反射镜(5)、光电转换器(7)及接收放大器(8)，扩束器由凹透镜和凸透镜制成，反射镜采用凹面镜，并在光电转换器前设置暗盒(6)。光源采用激光枪发射出激光，该激光枪可以采用氦氖激光枪，并由稳压电源(1)供给稳定电压以保证发射出的激光束稳定。激光枪发出的激光由扩束器进行扩束与聚焦后通过光栏，使反射镜上所照射到的激光为一束平行而高强度的单色光束，而且根据被测部件上的反射镜大小及距离扩束器还可以调出合适的光束及光强，使反射到光电转换器上的光强调整到最佳为止。光电转换器可以安装在三度微调的调节架上，而设置在其前方的黑色小暗盒可防止杂散光的进入，以便有助于提高光电转换器的分辩率。设置在被测部件的反射镜采用的凹面镜优越于平面镜，其曲率是由所需的灵敏度来决定的，光电转换器将光信号转变成电信号输出，其输出信号通过导线输入到接收放大器进一步放大，并且其放大信号通过记录仪或显示器等仪器上实时显示。上述的扭转角的激光测量装置，光电转换器可以采用光电池，该光电池为圆形光电池或对角型光电池之一。圆型光电池结构按照图2所示，在圆形绝缘片(10)上设有两个半圆形工作面(11)，该工作面通常选用硅光片，两个硅光片之间设置绝缘分离线(12)，工作面接收的光转换成电的方式由引线(9)输出。对角型光电池结构按照图3所示，工作面(13)为呈三角形的两个硅光片以角对称的方式布置，硅光片的两则各设有引线(14)。光电转换器采用圆形光电池或对角型光电池时，测量前须将被测部件上的反射镜反射光标调整到绝缘分离线或对角处附近，随着被测部件的扭变反射光束在光电池工作面上移动，因而光电池将扭变的光信号以电信号方式输出。光电转换器采用光电池时还可以选用光栅式光电池，其结构按照图4所示，由多个光电池组组成，每组光电池由四片独立的光敏单元组成，每片均有独立的引线。这种结构的光电池实际上以相同间距布置的每一光电池组是由普通光电池均匀分割成四片，每片之间均设有绝缘细线，每片均有独立的引线而组成。这样的结构保证了相邻光电池组及每组光电池单元之间光束过渡时的精度，其精度由每组光电池单元的绝缘细线宽度决定。光电转换顺采用上述的光电池时，接收放大器可以采用下述的放大电路将所输入的电信号进行放大，即按照图5所示，该放大电路为在运算放大器LM上的两个正负信号极上分别与分压电阻R1、R2相联，R1所联的LM负信号极与LM的输出端之间串联固定反馈电阻R3和用于调整放大倍数及反馈量大小的可变电阻R4，而LM的正负电源极上分别配置相应的电压，该电压一般为±15V。由于光栅光电池为由四个光电单元组成的多组光电池，因而每光电池组的放大电路为由四个上述的放大电路相并联组成，即由四个LM来实现的放大电路。为了防止干扰信号及减少信号的失真量，光电转换器与接收放大器之间可联接共模式抗干扰电路。按照上述的扭转角的激光测量装置，光电转换器还可以采用由CCD器件组成的电荷耦合光电传感器。按照图6所示，该电荷耦合光电传感器由CCD器件、驱动放大电路、同步化电路、曝光振荡器、时钟振荡器及前置放大电路组成，曝光振荡器及时钟振荡器通过同步化电路后，经驱动放大输入到CCD器件，而CCD器件又与前置放大电路相联。CCD器件是2048个象素单元组成的埋沟线阵光传感器，由曝光振荡器及时钟振荡器产生的信号经同步化电路同步化后在驱动放大器上进一步放大，并以此驱动CCD器件；与此同时，CCD器件将所接收的信号经前置放大后输出逻辑信号。按照上述的电荷耦合光电传感器经接收放大器进一步放大后，通过接口可连接单片机或计算机，使扭变的光信号可直接在单片机所联的记录仪或计算机上显示或记录。本技术按照上述结构所提供的扭转角的激光测量装置具有精确度高、使用方便、应用范围广的特点，可实现将微扭变的光信号直接显示或记录，从而避免了人工读数时所存在的易疲劳、易出现误差的可能，而且与已有的技术相比其测量灵敏度大幅度提高。如当光电转换器采用由CCD器件组成的电荷耦合光电传感器时，光程以3米为计，其分辩率达到2.8×10－4度。本技术提供的实施例之一按照上述的扭转角的激光测量装置，光电转换器采用圆形光电池或对角型光电池时，其接收放大电路按照图7所示，运算放大器选用LM324，电阻R1＝R2＝3KΩ，R3＝82KΩ，R4＝100KΩ，并在输出信号端联接稳压管2CW14。本技术提供的实施例之二按照上述的扭转角的激光测量装置，光电转换器采用光栅式电池时，每个光电池单元的接收放大电路按照图8所示，运算放大器选用LM358，电阻R1＝R2＝10KΩ，R3＝470KΩ，R4＝470KΩ。 附图说明图1为表明本技术提供的扭转角的激光测量装置结构示意图；图2为表明扭转角的激光测量装置中光电转换器可采用的圆形光电池结构示意图；图3为表明扭转角的激光测量装置中光电转换器可采用的对角型光电池结构示意图；图4为表明扭转角的激光测量装置中光电转换器可采用的光栅式光电池结构示意图；图5为表明扭转角的激光测量装置中光电转换器采用光电池时可选用的接收放大器的放大电路图；图6为表明扭转角的激光测量装置中光电转换器可采用的电荷耦合光电传感器的结构原理图；图7为表明本技术的由实施例之一所提供的接收放大器电路示意图；图8为表明技术的由实施例之二所提供的放大路示意图。权利要求1.一种扭转角的激光测量装置包括光源和反射镜，其特征在于光源采用激光枪，激光枪与反射镜之间设置放束器及光栏，反射镜的反射方向上设置光电转换器，该光电转换器通过导线与接收放大器相联接；2.按照权利要求1所述的扭转角的激光测量装置，其特征在于扩束器由凹透镜和凸透镜制成，反射镜采用凹面镜，并在光电转换器前设置暗盒；3.按照权利要求1、2所述的扭转角的激光测量装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭转角的激光测量装置包括光源和反射镜，其特征在于光源采用激光枪，激光枪与反射镜之间设置放束器及光栏，反射镜的反射方向上设置光电转换器，该光电转换器通过导线与接收放大器联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：耿殿奇，魏海荣，宋君烈，张石，蔡相建，赵洪生，
申请(专利权)人：东北工学院，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]