专利名称：激光笔作光源的细丝直径测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种细丝直径的测量仪器，特别涉及一种用光学仪器定性和定量测量且便于课堂教学和科研的细丝直径测量仪器。
背景技术：
目前，对于细丝直径的测量方法还处于比较烦琐的阶段，比如游标卡尺法、细丝称重法等，这些测量方法尚处于人工阶段，一方面测量的工作强度较大，另一方面测量的精度不高。
目前，虽然也存在应用衍射原理测量细丝直径的测量方法，但是，往往采用转动细丝的方法得到细丝不同侧面的衍射条纹，这样存在因细丝的扭转，给衍射条纹的观察和测量带来误差等问题。因此，不利于更全面、便利、精确地定性和定量分析测量细丝直径、检测细丝横截面是否呈正圆形、细丝粗细是否均匀等。
发明内容
为了克服现有细丝直径测量方法存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种不用转动细丝、结构简单，成本较低，方便携带的激光笔为光源的细丝直径测量仪。
本实用新型解决其实际问题所采用的设计方案是固定支架、可转动支架、细丝支架、夹子、铅锤、插架、激光笔、光屏、反射镜、光电接收器；固定支架上依次安装可转动支架、固定细丝支架；固定细丝支架上装有夹子，夹子夹住被测细丝上端，下端系有铅锤；在可转动支架的一端依次安装装有激光笔的插架(8)、装有反射镜(12)的插架(9)，另一端依次安装装有反射镜(14)的插架(10)、装有光屏或光电接收器的插架(11)；激光笔产生的光束照射到细丝产生相干光束，相干光束射入反射镜(14)经反射镜(12)后衍射条纹反射到光屏上呈现衍射图样，将光屏卸下安装光电接收器，光电接收器上连接的平衡指示仪显示出衍射条纹相对应的光电流强度。
本实用新型的可转动支架可以在平面内绕细丝旋转360度；本实用新型的激光笔通过可调节装置安装在插架(8)上；可调节装置主要由框架、弹性连接物、激光笔开关调节螺丝、激光笔仰角调节螺丝组成将激光笔用弹性连接物安装在框架内，在框架的下方和侧面分别安装激光笔仰角调节螺丝、激光笔开关调节螺丝。
本实用新型的反射镜、光屏均是通过反射镜夹安装在插架上；反射镜夹内用弹性连接物安装反射镜或光屏，并在反射镜夹的背面安装方位调节螺丝。
本实用新型的有益效果是该测量仪结构简单，方便携带。由于该仪器采用可转动支架在平面内绕细丝旋转360度的方式，因此，不必转动细丝就能得到细丝各个方位、不同侧面的衍射条纹，避免细丝扭转造成的测量误差。因而能便利、精确地测量细丝直径、从而能准确地计算细丝横截面，定性和定量地分析判断细丝横截面是否成正圆；通过调节细丝高度，精确地测量、准确地计算细丝直径，定性和定量地分析判断细丝粗细是否均匀。
该仪器的激光笔通过可调节装置安装在插架(8)上，用弹性连接物将激光笔安装在可调节装置的框架内，在框架的侧面和下方分别安装激光笔开关调节螺丝和激光笔仰角调节螺丝。通过调节激光笔开关调节螺丝、以及激光笔仰角调节螺丝，提高了仪器的精确度，从而降低了对制作工艺精度的要求，降低了仪器制作的成本。反射镜用弹性连接物安装在反射镜夹上，并在反射镜夹的背面安装反射镜方位调节螺丝，从而大大提高了该仪器的调节灵敏度。
图1是本实用新型的光路图。
图2是本实用新型的整体结构示意图。
图3是本实用新型插架上的激光笔及可调节装置结构示意图。
图4是本实用新型插架上的反射镜或光屏的结构示意图。
图中1底座；2底座固定螺丝；3固定支架；4可转动支架；5细丝支架；6夹子；7铅锤；8--11插架；13激光笔；12、14反射镜；15光屏；16框架；17激光笔弹性连接物；18激光笔开关调节螺丝；19激光笔仰角调节螺丝；20反射镜弹性连接物；21反射镜夹、22方位调节螺丝、23.细丝
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
具体实施方式
如图3所示，激光笔(13)通过可调节装置安装在插架(8)上可调节装置主要由框架(16)、激光笔弹性连接物(17)、激光笔开关调节螺丝(18)、激光笔仰角调节螺丝(19)组成；激光笔(13)采用体积小、输出功率为1mW的红宝石激光器(本文中称为激光笔)为光源。激光笔(13)用激光笔弹性连接物(17)安装在框架(16)内，在框架(16)的侧面和下方分别安装激光笔开关调节螺丝(18)和激光笔仰角调节螺丝(19)。利用激光笔开关调节螺丝(18)控制激光笔的开关，通过激光笔仰角调节螺丝(19)的调节达到对激光笔光束的仰角的微调。
如图4所示，插架(9)上安装反射镜(12)，用反射镜弹性连接物(20)将反射镜(12)安装在反射镜夹(21)上，并在反射镜夹(21)的背面安装3个方位调节螺丝(22)。插架(10)上安装反射镜(14)和插架(11)上安装的光屏(15)均用同样的方法，将其安装在反射镜夹(21)上。利用反射镜方位调节螺丝(22)的调节来改变每块反射镜的反射角度，以便更好的接收和反射光束，从而产生适合观察的条纹宽度和亮度，并使衍射条纹位于反射镜的中心位置，最终在光屏(15)上呈现出清晰的、稳定的具有一定宽度和高度的衍射条纹。本实用新型所用激光笔弹性连接物(17)、反射镜弹性连接物(20)为玻璃胶。
如图2所示，底座(1)设计为拉槽式，外层槽内插有内嵌板，内嵌板两端向下折弯并安装底座固定螺丝(2)，可以根据桌面宽度来拉伸内嵌板，并用底座固定螺丝(2)使仪器固定在桌面。
固定支架(3)上依次安装可转动支架(4)、固定细丝支架(5)；固定支架(3)上有两个卡环，通过这两个卡环使可转动支架(4)固定在某一高度。可转动支架(4)安装在这两个卡环之间，固定细丝支架(5)安装在固定支架(3)的顶端；固定细丝支架(5)上装有夹子(6)，夹子(6)夹住被测细丝的上端，其下端系有铅锤(7)，细丝通过夹子与铅锤固定在细丝支架上，并铅直向下自然拉伸。
在可转动支架(4)的一端依次安装装有激光笔(13)的插架(8)和装有反射镜(12)的插架(9)，另一端依次安装装有反射镜(14)的插架(10)和装有光屏(15)或光电接收器的插架(11)。可转动支架可以在平面内绕细丝旋转360度。激光笔、反射镜、光屏等是安装在可转动支架上，于是同样可以绕细丝旋转360度，不必转动细丝就能得到细丝各个方位、不同侧面的衍射条纹，避免因细丝扭转，造成测量误差。在演示细丝不同侧面的衍射条纹时，轻轻转动可转动支架(4)，这样就可以保证细丝不动，而固定在可转动支架(4)上的激光笔(13)、反射镜(17)、光屏(15)均可绕细丝旋转，在光屏上呈现出细丝各个侧面的衍射条纹，从而可以定性或定量地检测细丝横截面是否呈正圆形；调节细丝高度，使激光笔光束射在细丝的不同部位上，从而在光屏上获得同一细丝几个不同高度的衍射条纹，从而可以定性或定量的检测出细丝粗细是否均匀。其测量光路如图1所示，激光笔(13)产生的光束照射到细丝(23)上后产生相干光束，相干光束射入反射镜(14)经反射镜(12)反射后衍射条纹又反射到光屏(15)上呈现衍射图样，将光屏卸下，安装光电接收器，光电接收器上连接的平衡指示仪显示出衍射条纹相对应的光电流强度。将光电接收器的狭缝对准衍射条纹的中央主最大位置，观察平衡指示仪显示的最大光电流强度。
光屏的边缘处有刻度尺，可以观察到中央主最大的位置、宽度以及各级极小的位置并能读取相应的数据。转动光电接收器侧面的手动轮将狭缝移到对准k级极小的位置，观察平衡指示仪显示光电流强度为零，通过对平衡指示仪上刻度尺数据的读取，读出k级极小到中央主最大中心位置的距离Xk，跟据细丝直径计算公式，可定量的计算出细丝直径d=kλLxk;k=±1,±2,±3,···]]>该仪器通过衍射条纹及光电接收器平衡指示仪所显示的光电流强度，能方便地读取相应的细丝测量数据。
实验一细丝直径的测量将被测细丝放在细丝支架上，用夹子固定细丝的上端，在细丝下端固定铅锤，细丝铅直向下拉伸，调节激光笔，使出射的光束与细丝同轴；调节反射镜使光屏上得到清晰、稳定的衍射条纹。于是，可以利用光屏边缘的刻度尺或光电接收器读取相关数据，再根据夫琅禾费直条衍射原理推导出的细丝直径计算公式d=kλLxk;k=±1,±2,±3,···]]>定量的计算出细丝直径。
实验二检测细丝横截面是否呈正圆形实验操作与实验1相同，转动可转动支架，得到细丝不同侧面的衍射条纹，利用光屏边缘处的刻度尺观察出中央主最大的位置、宽度以及各级极小的位置。通过对中央主最大位置和宽度的比较可以定性的检测出细丝横截面是否呈正圆形。同时一方面，可以利用光屏边缘处的刻度尺观察出中央主最大的位置、宽度以及各级极小的位置；另一方面，可以利用光屏边缘的刻度尺或光电接收器读取相关数据，同理根据夫琅禾费直条衍射原理推导出的细丝直径计算公式，定量地计算出细丝直径，通过计算细丝直径的数值，可以检测细丝横截面是否呈正圆形。实验三检测细丝粗细是否均匀调节细丝高度，使激光笔光束射在细丝的不同部位上，从而在光屏上获得同一细丝几个不同高度的衍射条纹，通过比较可以定性地检测出细丝粗细是否均匀；通过定量计算细丝直径的数值，可以检测细丝粗细是否均匀。实验操作和定量计算及原理与实验2相同。
权利要求1.一种激光笔作光源的细丝直径测量仪，其特征包括固定支架、可转动支架、细丝支架、夹子、铅锤、插架、激光笔、光屏、反射镜、光电接收器；固定支架上依次安装可转动支架、固定细丝支架；固定细丝支架上装有夹子，夹子夹住被测细丝上端，下端系有铅锤；在可转动支架的一端依次安装装有激光笔的插架(8)、装有反射镜(12)的插架(9)，另一端依次安装装有反射镜(14)的插架(10)、装有光屏或光电接收器的插架(11)；激光笔产生的光束照射到细丝产生相干光束，相干光束射入反射镜(14)经反射镜(12)后衍射条纹反射到光屏上呈现衍射图样，将光屏卸下安装光电接收器，光电接收器上连接的平衡指示仪显示出衍射条纹相对应的光电流强度。
2.根据权利要求1所述的激光笔作光源的细丝直径测量仪，其特征是可转动支架可以在平面内绕细丝旋转360度；
3.根据权利要求1所述的激光笔作光源的细丝直径测量仪，其特征是激光笔通过可调节装置安装在插架(8)上；可调节装置主要由框架、弹性连接物、激光笔开关调节螺丝、激光笔仰角调节螺丝组成将激光笔用弹性连接物安装在框架内，在框架的下方和侧面分别安装激光笔仰角调节螺丝、激光笔开关调节螺丝。
4.根据权利要求1所述的激光笔作光源的细丝直径测量仪，其特征是反射镜、光屏均是通过反射镜夹安装在插架上；反射镜夹内用弹性连接物安装反射镜或光屏，并在反射镜夹的背面安装方位调节螺丝。
专利摘要本实用新型公开了一种激光笔作光源的细丝直径测量仪，解决了测量中细丝变形、精度不高、工作量大烦琐等问题。方案在固定支架上依次安装可转动支架、固定细丝支架；固定细丝支架上装有夹子，夹子夹细丝上端，下端系铅锤；在可转动支架的一端依次安装装有激光笔的插架(8)、装有反射镜(12)的插架(9)，另一端依次安装装有反射镜(14)的插架(10)、装有光屏或光电接收器的插架(11)；激光笔产生的光束照射细丝产生相干光束，并射入反射镜(14)经反射镜(12)后衍射条纹反射到光屏上呈现衍射图样，光屏卸下安装光电接收器。它结构简单，成本低，衍射条纹清晰，可方便、精确地定性和定量分析测量细丝，不仅可以用于教师课堂教学，而且具有一定的科研价值。
文档编号G01B11/08GK2849652SQ20052002668
公开日2006年12月20日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者李雅峰, 顾颖 申请人:天津师范大学