基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置制造方法及图纸

基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置属于精密仪器制造及测量技术领域，适用于大深径比微孔的测量；在装配台上安装第一连接架A、第二连接架A、第三连接架A、第四连接架A、第五连接架A、第六连接架A、第七连接架A、第八连接架A、第四连接架B、第五连接架B、第六连接架B、第七连接架B、第八连接架B和二维调整架，激光光源、准直透镜、分光棱镜、偏振分光棱镜A、四分之一波片A、显微物镜A、收集物镜A、光电探测器A、偏振分光棱镜B、四分之一波片B、显微物镜B、收集物镜B、光电探测器B分别装配在第一、二、三、四A、五A、六A、七A、八A、四B、五B、六B、七B、八B连接架上，在二维调整架上安装有光纤探针测头的光纤杆。本装置具有制作简单，分辨力高，实时性好，测量力小，具有测量大深径比微孔能力的特点。孔能力的特点。孔能力的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置


[0001]本专利技术属于传感器，主要设计一种基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置。

技术介绍

[0002]随着制造技术的发展进步，在航空航天、国防等领域的应用越来越多，对于精密机械的需求也越来越大，因此精密机械的测量技术成了提高精度的关键；其中，精密机械中的微孔便是常见的测量问题，尤其是一些大深径比的微孔就成了探针研究的热点之一；基于光纤制作的探针具有测量力小，探针直径小的优点。
[0003]而现有针对大深径比微孔测量的光纤探针方法主要包括下面几种方法：
[0004]1.申请号201510381711.2所描述的“基于共扼焦点跟踪探测技术的探针传感装置”利用了光栅结构的光纤对光的反射，再利用共焦的方式进行探测的装置。
[0005]相似专利申请有：基于光束扫描共焦探测技术的探针传感方法及装置(申请号：201510381702.3)。
[0006]2.申请号201510381723.5所描述的“基于光纤出射光探测的组合悬臂梁探针传感方法及装置”是将一个光纤探针固定在一个有出射光的悬臂光纤上，当光纤探针接触到物体时，从而带动悬臂光纤发生偏转，通过检测出射光的偏转进行探测。
[0007]相似专利申请有：一种基于光束扫描探测的组合悬臂探针传感装置及传感方法(申请号：20161065142.2)、一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置及其传感方法(申请号：201610165130.X)。
[0008]3.申请号201810316350.7所描述的“一种基于侧面激光耦合的光纤探针传感装置、传感方法及探针制备方法”将激光耦合进光纤中，利用共焦检测原理将光纤中出射的光收集到光电传感器上，通过弹性膜片检测光纤位移量。
[0009]相似专利申请有一种光纤侧面荧光物质沉积微型探针三维传感装置、传感方法及探针制备方法(申请号：201810315887.1)、一种表面荧光增强微型探针二维传感装置、传感方法及探针制备方法(申请号：201810316931.0)。
[0010]4.申请号200910071624.1所描述的“基于一维微焦准直的微小内腔尺寸和二维坐标传感方法与装置”把光纤作为一个柱透镜，然后将光汇聚到柱透镜的焦点上，投影到光电探测器上。
[0011]相似专利申请有：基于二维微焦准直的微小内腔尺寸和三维坐标传感方法与装置(申请号：200910071623.7)、正交光路二维微焦准直与三维坐标传感器(申请号：201110456022.5)、基于正交二维微焦准直的微孔测量装置与方法(申请号：201110438936.9)。
[0012]上述文件及其提到的对比文献中所描述的不足之处有：(1)由于光纤杆刚度较低，检测悬挂在弹性膜片上的光纤杆，会出现迟滞较大、灵敏度较低的现象；(2)基于光纤设计的探针采用的悬臂夹持装置，一方面悬臂制造较为困难，另一方面悬臂夹持测量时存在一
定的测量力，影响精度；(3)探针结构工艺复杂，弹性膜片较难制作；(4)利用电控平台的位移跟踪测量的响应会有损失。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是针对上述现有的技术存在的问题，设计一种基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置，达到高分辨力、实时性好、测量力小、结构微型化，具备二维探测的能力。
[0014]本专利技术的目的是这样实现的：
[0015]基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置，其特征在于在装配台上安装第一连接架A、第二连接架A、第三连接架A、第四连接架A、第五连接架A、第六连接架A、第七连接架A、第八连接架A、第四连接架B、第五连接架B、第六连接架B、第七连接架B、第八连接架B和二维调整架，激光光源、准直透镜、分光棱镜、偏振分光棱镜A、四分之一波片A、显微物镜A、收集物镜A、光电探测器A、偏振分光棱镜B、四分之一波片B、显微物镜B、收集物镜B、光电探测器B分别装配在第一、二、三、四A、五A、六A、七A、八A、四B、五B、六B、七B、八B连接架上，在二维调整架上安装有光纤探针测头的光纤杆；
[0016]准直透镜、分光棱镜、偏振分光棱镜A、四分之一波片A、显微物镜A依次位于激光光源的第一直射光路上；准直透镜、分光棱镜、偏振分光棱镜B、四分之一波片B、显微物镜B、收集物镜B、光电探测器B依次位于激光光源的第二直射光路上；
[0017]收集物镜A、光电探测器A位于偏振分光棱镜A的第一反射光路上，光纤探针的光纤杆位于激光光源直射光路经显微物镜A聚焦的焦点上；收集物镜B、光电探测器B位于偏振分光棱镜B的第二反射光路上，光纤探针的光纤杆位于激光光源直射光路经显微物镜B聚焦的焦点上。
[0018]光电探测器前方的光路汇聚点配置由针孔，所述针孔与光电探测器固定。
[0019]激光光源直射的光束汇聚在光纤探针的反射层上。
[0020]本专利技术的优点是：(1)具备二维探测能力；(2)分辨力高；(3)进行大深径比测量；(4)探针结构简单。
附图说明
[0021]图1为微深孔测量图
[0022]图2为本专利技术结构示意图
[0023]图3为图2的仰视图
[0024]图4为一维光路原理示意图
[0025]图5为图4探针局部偏转图
[0026]图6为一维归一化光强图
[0027]图7为一维探针偏转响应图
[0028]图中：1
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装配台，2
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第一连接架，3
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第二连接架，4
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第三连接架，5a
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第四连接架A，5b
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第四连接架B，6a
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第五连接架A，6b
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第五连接架B，7a
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第六连接架A，7b
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第六连接架B,8a
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第七连接架A，8b
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第七连接架B，9a
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第七连接架A，9b
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第七连接架B，10
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二维调整架，11
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激光光源，12
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准直透镜，13
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分光棱镜，14
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偏振分光棱镜，14a
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偏振分光棱镜A，14b
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偏振分
光棱镜B，15
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四分之一波片，15a
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四分之一波片A，15b
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四分之一波片B，16
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显微透镜，16a
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显微透镜A，16b
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显微透镜B，17
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收集物镜，17a
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收集物镜A，17b
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收集物镜B，18
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光电探测器，18a
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光电探测器A，18b
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光电探测器B，19
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于共焦探测的大深径比微孔测量传感方法及装置，其特征在于在装配台(1)上安装第一连接架(2)、第二连接架(3)、第三连接架(4)、第四连接架A(5a)、第五连接架A(6a)、第六连接架A(7a)、第七连接架A(8a)、第八连接架A(9a)、第四连接架B(5b)、第五连接架B(6b)、第六连接架B(7b)、第七连接架B(8b)、第八连接架B(9b)和二维调整架(10)，激光光源(11)、准直透镜(12)、分光棱镜(13)、偏振分光棱镜A(14a)、四分之一波片A(15a)、显微物镜A(16a)、收集物镜A(17a)、光电探测器A(18a)、偏振分光棱镜B(14b)、四分之一波片B(15b)、显微物镜B(16b)、收集物镜B(17b)、光电探测器B(18b)分别装配在第一、二、三、四A、五A、六A、七A、八A、四B、五B、六B、七B、八B连接架(2、3、4、5a
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9a、5b
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9b)上，在二维调整架(10)上安装有光纤探针测头的光纤杆(19)；准直透镜(12)、分光棱镜(13)、偏振分光棱镜A(14a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韬，张春华，熊流广，潘泽权，张健，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：