激光瞬態(tài)位移測量裝置制造方法
【專利摘要】激光瞬態(tài)位移測量裝置，屬于激光測量位移領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有接觸式測量位移裝置精度低的問題。本發(fā)明包括支座、激光發(fā)射部、激光接收部和光電轉(zhuǎn)換器，所述支座包括底座、發(fā)射部固定架和接收部固定架，底座上平行設(shè)置發(fā)射部固定架和接收部固定架，發(fā)射部固定架和接收部固定架與底座垂直，發(fā)射部固定架和接收部固定架之間為待測物位移監(jiān)測區(qū)域，且底座、發(fā)射部固定架和接收部固定架為一體件；發(fā)射部固定架上設(shè)置有激光發(fā)射部，接收部固定架上設(shè)置有激光接收部，激光發(fā)射部的出光側(cè)正對(duì)著激光接收部的入光側(cè)，激光發(fā)射部發(fā)射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號(hào)輸出端與光電轉(zhuǎn)換器的光信號(hào)輸入端相連，光電轉(zhuǎn)換器輸出電位移信號(hào)。
【專利說明】激光瞬態(tài)位移測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光瞬態(tài)位移測量裝置，屬于激光測量位移領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]以往采用的接觸式測量系統(tǒng)有的會(huì)在被檢測材料的表面造成劃痕和損傷，測量到的數(shù)據(jù)甚至不太準(zhǔn)確，因而在需要經(jīng)常測量的場合其使用受到限制。此外，接觸式測量系統(tǒng)還會(huì)由于磨損作用而造成額外的維修保養(yǎng)成本。因此，非接觸法測試系統(tǒng)的使用顯的尤為重要。
[0003]目前，測位移裝置系統(tǒng)精度不夠，操作繁雜，裝置龐大不易攜帶，已經(jīng)無法滿足使用者的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有接觸式測量位移裝置會(huì)給被檢測材料的表面造成劃痕和損傷，無法準(zhǔn)確測量有效數(shù)據(jù)，精度低、操作繁雜的問題，提供了一種激光瞬態(tài)位移測
量裝置。
[0005]本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，它包括支座、激光發(fā)射部、激光接收部和光電轉(zhuǎn)換器，
[0006]所述支座包括底座、發(fā)射部固定架和接收部固定架，底座上平行設(shè)置發(fā)射部固定架和接收部固定架，發(fā)射部固定架和接收部固定架與底座垂直，發(fā)射部固定架和接收部固定架之間為待測物位移監(jiān)測區(qū)域，且底座、發(fā)射部固定架和接收部固定架為一體件；
[0007]發(fā)射部固定架上設(shè)置有激光發(fā)射部，接收部固定架上設(shè)置有激光接收部，激光發(fā)射部的出光側(cè)正對(duì)著激光接收部的入光側(cè)，
[0008]激光發(fā)射部發(fā)射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號(hào)輸出端與光電轉(zhuǎn)換器的光信號(hào)輸入端相連，光電轉(zhuǎn)換器輸出電位移信號(hào)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置測量精度高，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)高，尤其在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中對(duì)試件形變位移的測量，使用十分方便，而且測量到的位移數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，攜帶方便，操作簡單使用方便，只需接通AC220V電源，把支座安放在需要測量位移的位置，就可進(jìn)行瞬態(tài)位移測量，成本低，而且大大減小了使用者的負(fù)荷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置線激光形成的原理圖。
[0011]圖2是本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置的三維示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置的剖視三維圖。
[0013]圖4是本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明所述激光瞬態(tài)位移測量裝置應(yīng)用于Hopkinson桿單桿撞擊動(dòng)態(tài)位移的測量?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，它包括支座、激光發(fā)射部、激光接收部和光電轉(zhuǎn)換器14，
[0016]所述支座包括底座1、發(fā)射部固定架2和接收部固定架3，底座I上平行設(shè)置發(fā)射部固定架2和接收部固定架3，發(fā)射部固定架2和接收部固定架3與底座I垂直，發(fā)射部固定架2和接收部固定架3之間為待測物位移監(jiān)測區(qū)域，且底座1、發(fā)射部固定架2和接收部固定架3為一體件；
[0017]發(fā)射部固定架2上設(shè)置有激光發(fā)射部，接收部固定架3上設(shè)置有激光接收部，激光發(fā)射部的出光側(cè)正對(duì)著激光接收部的入光側(cè)，
[0018]激光發(fā)射部發(fā)射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號(hào)輸出端與光電轉(zhuǎn)換器14的光信號(hào)輸入端相連，光電轉(zhuǎn)換器14輸出電位移信號(hào)。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:下面結(jié)合圖1、圖3和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，激光發(fā)射部包括發(fā)射部柱形套筒4、激光器6和發(fā)射部匯聚凸透鏡8，
[0020]發(fā)射部柱形套筒4穿過發(fā)射部固定架2的端部，發(fā)射部柱形套筒4的入光側(cè)端口設(shè)置激光器6，發(fā)射部柱形套筒4的出光側(cè)端口設(shè)置發(fā)射部匯聚凸透鏡8 ;激光器6設(shè)置在發(fā)射部匯聚凸透鏡8的焦點(diǎn)處；激光器6發(fā)射的激光透射過發(fā)射部匯聚凸透鏡8后輸出平打激光束。
[0021]激光器6通過激光器套筒7固定設(shè)置在發(fā)射部柱形套筒4的入光側(cè)端口。激光器套筒7嵌入發(fā)射部柱形套筒4的入光側(cè)端口內(nèi)，激光器套筒7的外圓表面與發(fā)射部柱形套筒4的入光側(cè)端口的內(nèi)圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。
[0022]發(fā)射部匯聚凸透鏡8通過發(fā)射部透鏡固定套筒9固定設(shè)置在發(fā)射部柱形套筒4的出光側(cè)端口。發(fā)射部透鏡固定套筒9嵌入發(fā)射部柱形套筒4的出光側(cè)端口內(nèi)，發(fā)射部透鏡固定套筒9的外圓表面與發(fā)射部柱形套筒4的出光側(cè)端口的內(nèi)圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。
[0023]激光器6發(fā)射的激光在發(fā)射部柱形套筒4內(nèi)向前行進(jìn)，至發(fā)射部柱形套筒4出光側(cè)的發(fā)射部匯聚凸透鏡8，發(fā)散光被發(fā)射部匯聚凸透鏡8透射后輸出平行光。
[0024]發(fā)射部柱形套筒4可拆卸安裝于發(fā)射部固定架2上，如圖3所示。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:下面結(jié)合圖1、圖3和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一或二作進(jìn)一步說明，激光接收部包括接收部柱形套筒5、接收部匯聚凸透鏡10和接收器12，
[0026]接收部柱形套筒5穿過接收部固定架3的端部，接收部柱形套筒5的入光側(cè)端口設(shè)置接收部匯聚凸透鏡10，接收部柱形套筒5的出光側(cè)端口設(shè)置接收器12 ;接收器12設(shè)置在接收部匯聚凸透鏡10的焦點(diǎn)處，接收部匯聚凸透鏡10將發(fā)射部匯聚凸透鏡8輸出的平行激光束匯聚后，入射至接收器12的光敏面上。
[0027]接收部匯聚凸透鏡10通過接收部透鏡固定套筒11固定設(shè)置在接收部柱形套筒5的入光側(cè)端口。接收部透鏡固定套筒11嵌入接收部柱形套筒5的入光側(cè)端口內(nèi)，接收部透鏡固定套筒11的外圓表面與接收部柱形套筒5的入光側(cè)端口的內(nèi)圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。[0028]接收器12通過接收器套筒13設(shè)置在接收部柱形套筒5的出光側(cè)端口。接收器套筒13嵌入接收部柱形套筒5的出光側(cè)端口內(nèi)，接收器套筒13的外圓表面與接收部柱形套筒5的出光側(cè)端口的內(nèi)圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。
[0029]接收部柱形套筒5可拆卸安裝于接收部固定架3上，如圖3所示。
[0030]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一、二或三作進(jìn)一步說明，它還包括示波器15,光電轉(zhuǎn)換器14的電位移信號(hào)輸出端與不波器15的顯不信號(hào)輸入端相連。
[0031]【具體實(shí)施方式】五:下面結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式給出一個(gè)具體實(shí)施例。
[0032]發(fā)射部匯聚凸透鏡8和接收部匯聚凸透鏡10的焦距均為210mm，發(fā)射部匯聚凸透鏡8和接收部匯聚凸透鏡10之間的距離為170mm，激光器6發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)過發(fā)射部匯聚凸透鏡8后，激光經(jīng)過第一個(gè)匯聚凸透鏡后形成寬40_，厚約2_的激光線(平行激光束)；該激光線行進(jìn)至100mm± 20mm區(qū)間位置時(shí)，形成寬40mm、厚度0.3mm~0.5mm之間的線激光(平行激光束)，距發(fā)射部匯聚凸透鏡8100mm±20mm區(qū)間為監(jiān)測區(qū)間，監(jiān)測線激光通光量的變化得到擋光部分(或者通光部分)的位移。發(fā)射部匯聚凸透鏡8和接收部匯聚凸透鏡10之間的距離為170mm，以保證監(jiān)測結(jié)果的最佳性。
[0033]激光線經(jīng)過接收部匯聚凸透鏡10后，聚焦到接收器12上，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器14把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，最后由不波器15米集相應(yīng)位移的電壓信號(hào)。線激光長度的變化(Ad)就對(duì)應(yīng)著光電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓變化(AU)，(Ad)與(AU)成高度線性關(guān)系。
[0034]圖5是本實(shí)施方式所述激光瞬態(tài)位移測量裝置應(yīng)用于Hopkinson桿單桿撞擊動(dòng)態(tài)位移的測量。線激光長度的變化(△(!)就對(duì)應(yīng)著光電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓變化(AU)，(Ad)與(AU)成高度線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)測量時(shí)，實(shí)施方式所述激光瞬態(tài)位移測量裝置的底座I直接安放在Hopkinson桿的末端，外接AC220V電源即可開始位移測量，子彈撞擊入射桿產(chǎn)生壓縮波脈沖，壓縮波脈沖到達(dá)入射桿自由端面時(shí)反射成拉伸波脈沖，自由端面開始移動(dòng)，所述激光瞬態(tài)位移測量裝置的示波器15采集到相應(yīng)位移的電壓信號(hào)，如圖5中的第一個(gè)上升沿階段；當(dāng)反射拉伸波脈沖完全離開自由端面后，自由端面停止移動(dòng)。拉伸波脈沖到達(dá)撞擊端后又反射成壓縮波脈沖，壓縮波脈沖到達(dá)自由端面后又反射成拉伸波脈沖，自由端面又開始移動(dòng)，示波器15采集到相應(yīng)位移的電壓信號(hào)，如圖5中的第二個(gè)上升沿階段；第一個(gè)上升沿階段與第二個(gè)上升沿階段之間的平臺(tái)段的時(shí)間，就是第一個(gè)拉伸波離開自由端時(shí)到第二個(gè)壓縮波到達(dá)自由端面時(shí)所`需要的時(shí)間，這一平臺(tái)是因?yàn)樽杂啥嗣嫣幱谕Ｖ範(fàn)顟B(tài)，沒有產(chǎn)生位移，因此示波器15采集到的位移電壓信號(hào)值不變；沖擊波在入射桿中的來回反射傳播，使得產(chǎn)生階梯式的平臺(tái)電壓信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，它包括支座、激光發(fā)射部、激光接收部和光電轉(zhuǎn)換器(14)， 所述支座包括底座(I)、發(fā)射部固定架(2)和接收部固定架(3)，底座(I)上平行設(shè)置發(fā)射部固定架(2)和接收部固定架(3)，發(fā)射部固定架(2)和接收部固定架(3)與底座(I)垂直，發(fā)射部固定架(2)和接收部固定架(3)之間為待測物位移監(jiān)測區(qū)域，且底座(I )、發(fā)射部固定架(2)和接收部固定架(3)為一體件； 發(fā)射部固定架(2)上設(shè)置有激光發(fā)射部，接收部固定架(3)上設(shè)置有激光接收部，激光發(fā)射部的出光側(cè)正對(duì)著激光接收部的入光側(cè)， 激光發(fā)射部發(fā)射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號(hào)輸出端與光電轉(zhuǎn)換器(14)的光信號(hào)輸入端相連，光電轉(zhuǎn)換器(14)輸出電位移信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，激光發(fā)射部包括發(fā)射部柱形套筒(4)、激光器(6)和發(fā)射部匯聚凸透鏡(8)， 發(fā)射部柱形套筒(4)穿過發(fā)射部固定架(2)的端部，發(fā)射部柱形套筒(4)的入光側(cè)端口設(shè)置激光器(6)，發(fā)射部柱形套筒(4)的出光側(cè)端口設(shè)置發(fā)射部匯聚凸透鏡(8);激光器(6)設(shè)置在發(fā)射部匯聚凸透鏡(8)的焦點(diǎn)處；激光器(6)發(fā)射的激光透射過發(fā)射部匯聚凸透鏡(8)后輸出平行激光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，激光器(6)通過激光器套筒(7)固定設(shè)置在發(fā)射部柱形套筒(4)的入光側(cè)端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，發(fā)射部匯聚凸透鏡(8)通過發(fā)射部透鏡固定套筒(9)固定設(shè)置在發(fā)射部柱形套筒(4)的出光側(cè)端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，激光接收部包括接收部柱形套筒(5)、接收部匯聚凸透鏡(10)和接收器(12)， 接收部柱形套筒(5)穿過接收部固定架(3)的端部，接收部柱形套筒(5)的入光側(cè)端口設(shè)置接收部匯聚凸透鏡(10)，接收部柱形套筒(5)的出光側(cè)端口設(shè)置接收器(12);接收器(12)設(shè)置在接收部匯聚凸透鏡(10)的焦點(diǎn)處，接收部匯聚凸透鏡(10)將發(fā)射部匯聚凸透鏡(8 )輸出的平行激光束匯聚后，入射至接收器(12 )的光敏面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，接收部匯聚凸透鏡(10)通過接收部透鏡固定套筒(11)固定設(shè)置在接收部柱形套筒(5)的入光側(cè)端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，接收器(12)通過接收器套筒(13)固定設(shè)置在接收部柱形套筒(5)的出光側(cè)端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光瞬態(tài)位移測量裝置，其特征在于，它還包括示波器(15)，光電轉(zhuǎn)換器(14)的電位移信號(hào)輸出端與不波器(15)的顯不信號(hào)輸入端相連。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK103557799SQ201310589384
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張偉, 蔡宣明, 張欣宇, 祁楷峰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)