专利名称：超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置与检测方法
技术领域：
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置与检测方法。
背景技术：
由于实验仪器和生产加工精度的不断提高，对工作条件的要求也越来越高，光学平台是提供这一条件的基础性设施之一。近年来超大尺度光学平台的需求和使用日益广泛，但由于其尺寸超大，使得其制造方面的难度显著增大。隔振效果作为光学平台最主要的性能之一，其隔振系统的结构设计、材料选择、制造工艺以及在使用过程中由于其整体结构的形变，特别是所用隔振材料的老化(或疲劳)、形变会对超大尺度光学平台台面不同位置隔振性能的一致性产生显著影响，光学平台有时不仅不能起到隔振作用，甚至会产生局部振动放大效应，这会严重影响超大尺度光学平台的使用效果。因此超大尺度光学平台在制造和使用过程中隔振性能一致性的检测是非常重要的环节。定期检测光学平台台面在地面上同一振源的激励下，台面振幅的一致性，是了解其隔振性能一致性的有效方法。目前检测光学平台的振动性能，一般采用振动频谱分析仪来进行多点测量，但这种仪器操作复杂且一般实验室和生产单位并不具备。因此，研究一种结构简单、操作方便、显示直观的测量装置，实现对超大尺度光学平台隔振性能一致性的检测，具有重要的技术经济意义。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种结构简单、操作方便、生产成本低、 检测结果直观的超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置。本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种使用超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置检测光学平台隔振性能一致性的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是在光学平台上中心线左端设置支架、右端设置有显示屏，支架上的左侧设置有激光器，激光器的波长为632. 8nm，激光器上设置有通过导线与计算机相连的CCD摄像头，激光器的右侧沿光学平台长度方向中心线光出射方向支架上设置有分束器，光学平台上分束器的激光射出方向上至少设置有6个偶数的左反射镜，左反射镜的光反射方向光学平台上设置有与左反射镜个数相同的内装有水的水槽， 每个水槽的左侧壁中心线上端左反射镜的反射光方向上设置有光阑，每个水槽内水表面反射光方向的光学平台上设置有与左反射镜个数相同的右反射镜，6个右反射镜反射光方向的光学平台中心线的右端设置有显示屏。本发明的水槽对称地排列在光学平台宽度方向中心线的前后两侧。本发明的水槽为几何形状相同的长方形水槽，每个水槽内的水面高度相同。本发明的光阑的孔径为2. 3mm。上述超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置的检测方法由下述步骤组成
I、在至少6个水槽内分别注入蒸馏水，蒸馏水的水位高度均为80mm。2、分别调整与水槽个数相同的左反射镜的角度至反射光束分别通过每一个水槽上的光阑，使反射光束分别与各个水槽长度方向的侧壁平行，使每个左反射镜的反射光束分别在每个水槽水面上的入射点位于水槽对角线相交的中心位置，每束反射光束与所入射水槽内水面的入射角为88. 5°。3、在光学平台台面中心线在地面上垂直投影线右方的延长线上，距投影线右端 50cm处,用质量为500g的带圆锥体橡胶头的重锤，由IOcm高处自由落下单击地面,地面振动弓I起光学平台上表面振动，每个水槽内水表面形成水表面波，水表面波对入射激光束产生调制反射，经各个水槽内水表面波调制分别反射到所对应的各个右反射镜，经各个右反射镜反射到显示屏上，在显示屏上呈现出各自对应的干涉条纹。用C⑶摄像头连续采集显示屏上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机， 选择连续采集的各列干涉条纹中各自条纹个数最多一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数N计数，计算机按A0 = O. 944 (N-I)-5. 5计算每个水槽所处位置光学平台受激振幅Atl,单位为μ m，N为各个水槽内水的表面波对入射激光束产生调制反射，在显示屏上对应呈现的条纹个数最多的一列干涉条纹的个数；比较各个水槽所处位置光学平台受激振动振幅大小的差异，判断光学平台的隔振性能是否一致。本发明装置具有设计合理、结构简单、操作方便、生产成本低、测量结果直观等优点，可用于检测超大尺度光学平台隔振性能的一致性。
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I是本发明一个实施例的结构示意图。
2是图I的俯视图。
3是本发明实施例I中分束器5的结构示意图。
4是实施例I的第一水槽8水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。
5是实施例I的第二水槽24水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。 6是实施例I的第三水槽23水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。 7是实施例I的第四水槽17水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。 8是实施例I的第五水槽16水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。 9是实施例I的第六水槽15水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例I在图1、2、3中，本实施例的光学平台振动特性声光调制检测装置由计算机I、支架
2、(XD摄像头3、激光器4、分束器5、第一左反射镜6、光阑7、第一水槽8、第一右反射镜9、显示屏10、第四左反射镜12、第五左反射镜13、第六左反射镜14、第六水槽15、第五水槽16、 第四水槽17、第六右反射镜18、第五右反射镜19、第四右反射镜20、第三右反射镜21、第二右反射镜22、第三水槽23、第二水槽24、第二左反射镜25、第三左反射镜26构成。在光学平台11台面上中心线左端设置支架2、右端设置有显示屏10，支架2上的左侧用螺纹紧固联接件固定联接安装有激光器4，激光器4的光出射方向与光学平台11宽度方向的中心线相重合，激光器4的波长为632. 8nm，激光器4上用螺纹紧固联接件固定联接安装有CXD摄像头3，CXD摄像头3通过导线与计算机I相连。激光器4的右侧光出射方向支架2上用螺纹紧固联接件固定联接安装的分束器5，分束器5用于将激光器4出射的激光分成波长为632. 8nm的6束激光射出。本实施例的分束器5由光具盒5-1、首端分束反射镜5-2、一级分束镜5_3、二级分束镜5-4、主分束镜5-5、主反射镜5-6、三级分束镜5-7、四级分束镜5_8、末端分束反射镜 5-9构成。在支架2上设置有光具盒5-1，光具盒5-1内底板上中部激光束入射口内、激光器4出射光方向上设置有主分束镜5-5,主分束镜5-5透射光方向上设置有主反射镜5-6, 主反射镜5-6反射光方向上从左到右依次设置的首端分束反射镜5-2、一级分束镜5-3、二级分束镜5-4，主反射镜5-6反射光方向上从左到右依次设置的三级分束镜5-7、四级分束镜5-8、末端分束反射镜5-9构成，各个分束镜的半反膜面为光的入射面。在光具盒5-1内首端分束反射镜5-2、一级分束镜5-3、二级分束镜5_4、三级分束镜5-7、四级分束镜5-8和末端分束反射镜5-9的反射光方向上，依次对应地设置有第一左反射镜6、第二左反射镜25、第三左反射镜26、第四左反射镜12、第五左反射镜13、第六左反射镜14，6个左反射镜用于反射来自分束器5的相对应的入射光,6个左反射镜可以转动调整反射光的方向。6个左反射镜的反射光方向光学平台11上对应地设置有第一水槽8、第二水槽24、第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽15，6个水槽中第一水槽8与第六水槽15、第二水槽24与第五水槽16、第三水槽23与第四水槽17，两两对称地排列在光学平台11中心线的前后两侧，6个水槽为几何形状相同的长方形水槽，6个水槽底部的中心线与光学平台11宽度方向的中心线相平行，一个水槽底部的中心线与相邻一个水槽的中心向之间的距离相同。每个水槽内装有水，每个水槽内的水面高度为80mm，每个水槽的左侧壁中心线上端左反射镜的反射光方向上用螺纹紧固联接件固定联接安装有光阑7，光阑 7的孔径为2. 3_。每个水槽内水表面反射光方向的光学平台11上对应地设置有第一右反射镜9、第二右反射镜22、第三右反射镜21、第四右反射镜20、第五右反射镜19、第六右反射镜18，6个右反射镜用于反射来自对应水槽内水表面的反射光，6个右反射镜可以转动调整反射光的方向。分束器5出射的6束激光束分别经对应的6个左反射镜、穿过6个光阑7、 经6个水槽水表面波分别反射到6个右反射镜，由6个右反射镜反射到显示屏10上，在显示屏10上呈现出6列干涉条纹图像。采用上述超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置检测7TBP60-15型光学平台11 (规格6000X1500X800)隔振性能一致性的方法如下I、在第一水槽8、第二水槽24、第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽 15内分别注入蒸馏水，蒸馏水的水位高度均为80mm。2、分别调整第一左反射镜6、第二左反射镜25、第三左反射镜26、第四左反射镜 12、第五左反射镜13、第六左反射镜14的角度至反射光束分别通过对应的每一个水槽上的光阑7，分别与第一水槽8、第二水槽24、第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽 15长度方向的侧壁平行，使第一左反射镜6、第二左反射镜25、第三左反射镜26、第四左反射镜12、第五左反射镜13、第六左反射镜14的反射激光束分别在第一水槽8、第二水槽24、 第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽15水面上的入射点位于水槽对角线相交的的中心位置，每束入射激光束与所入射水槽内水面的入射角为88. 5°。3、在光学平台11台面中心线在地面上垂直投影线右方延长线上，距投影线右端 50cm处,用质量为500g的带圆锥体橡胶头的重锤，由IOcm高处自由落下单击地面，地面振动引起光学平台11上表面振动，在第一水槽8、第二水槽24、第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽15内水表面形成表面波，水表面波对入射激光束产生调制反射，经第一水槽8、第二水槽24、第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽15内水表面波分别调制反射到所对应的第一右反射镜9、第二右反射镜22、第三右反射镜21、第四右反射镜
20、第五右反射镜19、第六右反射镜18，经第一右反射镜9、第二右反射镜22、第三右反射镜
21、第四右反射镜20、第五右反射镜19、第六右反射镜18反射到显示屏10上，在显示屏10 上呈现出各自对应的6列干涉条纹。用CXD摄像头3按每秒16幅连续采集显示屏10上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机I，选择连续采集的6列干涉条纹中各自条纹个数最多的一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数计数，其结果如图4 9所示，图4为第一水槽8表面波调制反射激光束所形成的干涉条纹，干涉条纹有7个，图5为第二水槽24表面波调制反射激光束所形成的干涉条纹，干涉条纹有7个，图6为第三水槽23表面波调制反射激光束所形成的干涉条纹，干涉条纹有7个，图7为第四水槽17表面波调制反射激光束所形成的干涉条纹， 干涉条纹有7个，图8为第五水槽16表面波调制反射激光束所形成的干涉条纹，干涉条纹有7个，图9为第六水槽15表面波调制反射激光束所形成的干涉条纹，干涉条纹有7个，计算机I按下式A0 = O. 944 (N-I)-5. 5计算第一水槽8、第二水槽24、第三水槽23、第四水槽17、第五水槽16、第六水槽 15所处位置光学平台11受激振动振幅均为O. 16 μ m ;说明所测试的7TBP60-15型光学平台 11 (6000 X 1500 X 800)的隔振一致性良好。
权利要求
1.一种超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置，其特征在于在光学平台(11)上中心线左端设置支架(2)、右端设置有显示屏(10)，支架(2)上的左侧设置有激光器(4)，激光器(4)的波长为632.8nm，激光器(4)上设置有通过导线与计算机(I)相连的C⑶摄像头(3)，激光器(4)的右侧沿光学平台(11)长度方向中心线光出射方向支架(2)上设置有分束器(5)，光学平台(11)上分束器(5)的激光射出方向上至少设置有6个偶数的左反射镜，左反射镜的光反射方向光学平台(11)上设置有与左反射镜个数相同的内装有水的水槽，每个水槽的左侧壁中心线上端左反射镜的反射光方向上设置有光阑(7)，每个水槽内水表面反射光方向的光学平台(11)上设置有与左反射镜个数相同的右反射镜，6个右反射镜反射光方向的光学平台(11)中心线的右端设置有显示屏(10)。
2.按照权利要求I所述的超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置，其特征在于 所述的水槽对称地排列在光学平台(11)宽度方向中心线的前后两侧。
3.按照权利要求I或2所述的超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置，其特征在于所述的水槽为几何形状相同的长方形水槽，每个水槽内的水面高度相同。
4.按照权利要求I所述的超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置，其特征在于 所述的光阑(7)的孔径为2. 3mm。
5.一种使用权利要求I超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置的检测方法，其特征在于它是由下述步骤组成A.在至少6个偶数的水槽内分别注入蒸馏水，蒸馏水的水位高度均为80mm；B.分别调整与水槽个数相同的左反射镜的角度至反射光束分别通过每一个水槽上的光阑(X)，使反射光束分别与各个水槽长度方向的侧壁平行，使每个左反射镜的反射光束分别在每个水槽水面上的入射点位于水槽对角线相交的中心位置，每束反射光束与所入射水槽内水面的入射角为88.5° C.在光学平台(1)1台面中心线在地面上垂直投影线右方的延长线上，距投影线右端 50cm处,用质量为500g的带圆锥体橡胶头的重锤，由IOcm高处自由落下单击地面，地面振动引起光学平台(11)上表面振动，每个水槽内水表面形成水表面波，水表面波对入射激光束产生调制反射，经各个水槽内水表面波调制分别反射到所对应的各个右反射镜，经各个右反射镜反射到显示屏(10)上，在显示屏(10)上呈现出各自对应的干涉条纹；用CCD摄像头(3)连续采集显示屏(10)上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机(I)，选择连续采集的各列干涉条纹中各自条纹个数最多一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数N计数，计算机(I)按A0 = O. 944 (N-I)-5. 5计算每个水槽所处位置光学平台(11)受激振幅Atl，单位为ym，N为各个水槽内水的表面波对入射激光束产生调制反射，在显示屏(10)上对应呈现的条纹个数最多的一列干涉条纹的个数；比较各个水槽所处位置光学平台(11)受激振动振幅大小的差异，判断光学平台(11)的隔振性能是否一致。
全文摘要
一种超大尺度光学平台隔振性能一致性检测装置，在光学平台上中心线左端设置支架、右端设置有显示屏，支架上的左侧设置有激光器，激光器的波长为632.8nm，激光器上设置有通过导线与计算机相连的CCD摄像头，激光器的右侧沿光学平台长度方向中心线光出射方向支架上设置有分束器，光学平台上分束器的激光射出方向上至少设置有6个偶数的左反射镜，左反射镜的光反射方向光学平台上设置有与左反射镜个数相同的内装有水的水槽，每个水槽的左侧壁中心线上端左反射镜的反射光方向上设置有光阑，每个水槽内水表面反射光方向的光学平台上设置有与左反射镜个数相同的右反射镜，6个右反射镜反射光方向的光学平台中心线的右端设置有显示屏。
文档编号G01M7/02GK102607788SQ20121008308
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者张宗权, 杨宗立, 苗润才, 许佳婷 申请人:西安航空技术高等专科学校