一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置。待测对象带材置于第一第二透镜之间，光源发出的光束，经过第一透镜汇聚成平行光束后，再经第二透镜汇聚入射到电桥光电测量电路的光敏电阻上，经第一透镜出射的光束一部分被带材阻挡，另一部分直接入射到第二透镜，电桥光电测量电路再经过转换放大器后输出电压表征微位移，并精确求出电压与微位移的关系式。本实用新型专利技术将微小位移的变化利用差动光通量实现转变和测量，并通过直流电桥光电转换电路来测量差动光通量，再经过转换放大器后输出电压，能用于准确地测量带材微小位移，提高微小位移的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置
本技术涉及了一种测量物体微位移的装置，尤其是涉及了一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置。
技术介绍
物理实验中测量微小形变量的装置和方式较多，主要有光杠杆法、千分表法、单缝衍射法、光干涉法和传感器法等。准确的位移测量系统越来越成为各领域研究的内容，因此，增加微小位移测量装置有着重要的意义。现有的位移测量装置大致有3类：机械测量，电学测量，光学测量等。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本技术所提供了一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置，是一个集光学、电学、力学和计算机技术于一体的测量带材微位移的实验仪器系统。本技术采用的技术方案是：本技术主要包括光源、透镜组、待测对象、电桥光电测量电路；透镜组包括第一透镜和第二透镜，待测对象为带材，带材置于第一透镜和第二透镜之间，光源发出的光束，经过第一透镜汇聚成平行光束后，再经第二透镜汇聚入射到电桥光电测量电路的光敏电阻上，经第一透镜出射的光束一部分被带材阻挡，另一部分直接入射到第二透镜，电桥光电测量电路的输出端通过转换放大器与外部计算机连接。所述的电桥光电测量电路包括第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8和转换放大器，来自第二透镜出射的光束照射到第一光敏电阻R1上，第二光敏电阻R2完全被遮光罩遮挡，由第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、电阻R3、电阻R4构成桥式电路，第一光敏电阻R1和电阻R3串联后分别接电源电压和地，第二光敏电阻R2和电阻R4串联后分别接电源电压和地，第一光敏电阻R1和电阻R2之间引出经电阻R5后连接到放大器的反相输入端，第二光敏电阻R2和电阻R4之间引出经电阻R6后连接到放大器的正相输入端，转换放大器的正相输入端经电阻R6后接地，放大器的反相输入端经电阻R8和输出端连接，将放大器的输出端输出电压发送到Arduino板，导出电压与微位移的关系公式，最后Arduino板接入计算机。这样，其中第一光敏电阻作为测量元件，另一第二光敏电阻作为温度补偿元件，将用遮光罩覆盖，两个光敏电阻R1、R2和另外两个固定值电阻R3、R4组成一个电桥电路。所述的带材为不透光的物件具体可采用横截面为矩形钢板。所述的带材沿垂直于光轴方向靠近/远离光轴地移动。所述的光源、透镜组和电桥光电测量电路的光敏电阻R1同光轴布置。所述的光敏电阻R2为遮光光敏电阻。光敏电阻受光照敏感，光照越强电阻越小，无任何光照则电阻最大。本技术的有益效果是：本技术构建了差动光通量法测量带材微位移的实验装置，并通过直流电桥和光电转换电路的方式来测量差动光通量，提高了测量精度，得了较好效果。本技术把微小位移转化为差动光通量进行测量，能够帮助微小位移的测量精度提高，并利用直流电桥电路测量电信号，用于分析处理准确获得微位移的测量。本技术利用了光电式传感器对带材(横截面为矩形的材料)微小位移测量，所以进一步提高了光通过量的改变量与微位移量的比例，测量误差进一步减小。附图说明图1是实验仪器系统示意图；图2是系统电路总体示意图；图3是实施例的数据组的D-X关系曲线图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1所示，具体实施的装置主要包括光源、透镜组、待测对象、电桥光电测量电路；透镜组包括第一透镜和第二透镜，待测对象为带材，带材为不透光的物件具体可采用矩形钢板。带材置于第一透镜和第二透镜之间，光源发出的光束，经过第一透镜汇聚成平行光束后，再经第二透镜汇聚入射到电桥光电测量电路的受光光敏电阻上，经第一透镜出射的光束一部分被带材阻挡，另一部分直接入射到第二透镜，电桥光电测量电路的输出端和外部计算机连接。如图2所示，电桥光电测量电路包括第一光敏电阻(作为受光光敏电阻)、第二光敏电阻(作为遮光光敏电阻)、电阻R3(可调电阻)、电阻R4、电阻R8和转换放大器，来自第一透镜出射的光束照射到第一光敏电阻上，第二光敏电阻完全被遮光罩遮挡，由第一光敏电阻、第二光敏电阻、电阻R3、电阻R4构成桥式电路，第一光敏电阻和电阻R3串联后分别接电源电压和地，第二光敏电阻和电阻R4串联后分别接电源电压和地，第一光敏电阻和电阻R3之间引出经电阻R5后连接到放大器的负相输入端，第二光敏电阻和电阻R4之间引出经电阻R6后连接到放大器的正相输入端，放大器的正相输入端经电阻R7后接地，放大器的负相输入端经电阻R8和输出端连接，放大器的输出端输出电压并发送到计算机。这样，其中第一光敏电阻作为测量元件，另一第二光敏电阻作为温度补偿元件，将用遮光罩覆盖，两个光敏电阻和R3、R4组成一个电桥电路。光源、透镜组和电桥光电测量电路的光敏电阻同光轴布置。光敏电阻为受光光敏电阻。受光光敏电阻受光照敏感，光照越强电阻越小，无任何光照则电阻最大。光敏电阻为遮光光敏电阻。遮光光敏电阻受光照敏感，光照越强电阻越小，无任何光照则电阻最大。本技术的实施例的工作过程情况如下：光源发出的光束，经过第一透镜汇聚成平行光束后，再经第二透镜汇聚入射到电桥光电测量电路的光敏电阻上，经第一透镜出射的光束一部分被带材阻挡，另一部分直接入射到第二透镜，电桥光电测量电路的输出电流信号；第一透镜出射的平行光束到达第二透镜经过路径中，有一部分光线被带材遮挡，从而使得从第二透镜出射到光敏电阻受照的光通量减少，进而影响照射到第一光敏电阻上的光照强度，使得电压信号产生变化。在带材沿垂直于光轴方向靠近/远离光轴地移动过程中，实时采集检测电压信号，对电压信号的变化进行分析处理获得带材微位移的测量结果。具体实验测量前，调整第一凸透镜、第二凸透镜的平行度，首先把光源、第一凸透镜、第二凸透镜、像屏依次装到光具座上，先将它们靠拢，调节高低、左右位置，使各元件中心大致等高在一条直线上，并使透镜、像屏的平面互相平行。然后在光源与像屏之间移动第一凸透镜，在像屏上得到大小变化的圆像。为判断光源发出的光经过第一凸透镜是否能汇聚成平行光束，将与凸透镜等大尺寸的圆片置于圆像处，当圆像与圆片完全重合时则得到平行光，此时固定光源与第一凸透镜的位置不变。最后将像屏移至第二凸透镜后面，移动像屏位置，直至像屏上得到一个亮光点，此点为光束经过第二凸透镜后的汇聚点，之后将第一光敏电阻置于亮光点处。具体实施采用带材(尺寸大小200mm×150mm×100mm)作为带材。具体实施选用光敏电阻(GL5516)、杜邦线若干(连接元器件用)、面包板(布置元器件用)、透镜两个(Φ40mm，f＝92mm)、LED灯(作为光源用)、变压器(变220伏交流电为10伏低电压用)、I-V转换放大器(型号为OPA277，LM353)。采用手机刻度尺app测量带材位置，即，将0刻度线对齐标记，移动手机上测量位置可看到测量的位移值。移动带材使其从刚好不遮光到刚好完全遮住光线，每次移动约2-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置，其特征在于：主要包括光源、透镜组、待测对象、电桥光电测量电路；透镜组包括第一透镜和第二透镜，待测对象为带材，带材置于第一透镜和第二透镜之间，光源发出的光束，经过第一透镜汇聚成平行光束后，再经第二透镜汇聚入射到电桥光电测量电路的光敏电阻上，经第一透镜出射的光束一部分被带材阻挡，另一部分直接入射到第二透镜，电桥光电测量电路的输出端通过转换放大器与外部计算机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置，其特征在于：主要包括光源、透镜组、待测对象、电桥光电测量电路；透镜组包括第一透镜和第二透镜，待测对象为带材，带材置于第一透镜和第二透镜之间，光源发出的光束，经过第一透镜汇聚成平行光束后，再经第二透镜汇聚入射到电桥光电测量电路的光敏电阻上，经第一透镜出射的光束一部分被带材阻挡，另一部分直接入射到第二透镜，电桥光电测量电路的输出端通过转换放大器与外部计算机连接。


2.根据权利要求1所述的一种差动光通量电桥法测量带材微位移的装置，其特征在于：所述的电桥光电测量电路包括第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8和转换放大器，来自第二透镜出射的光束照射到第一光敏电阻R1上，第二光敏电阻R2完全被遮光罩遮挡，由第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、电阻R3、电阻R4构成桥式电路，第一光敏电阻R1和电阻R3串联后分别接电源电压和地，第二光敏电阻R2和电阻R4串联后分别接电源电压和地...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈水桥，厉位阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33