专利名称：低频微振动声光调制检测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于振动测量技术领域，具体涉及低频微振动声光调制检测装置
背景技术：
近年来，低频微小振动测试技术的研究受到了越来越多的重视。目前测量微小振动的主要装置有机械式测量、电气式测量和光学式测量装置三种类型。机械式测量装置的抗干扰能力强，但测量的频率范围、动态范围和线性范围窄，测量精度不高；电气式测量装置灵敏度高，但难于绝缘处理，易受电磁场干扰，难以达到安全生产的目的；光学测量装置主要有光学全息振动测量仪、激光干涉测量装置、光学斜率扫描测量仪。光学全息振动测量仪可以对振动物进行非接触全场测量，但不能实时测量，且操作过程复杂，对环境要求苛亥IJ，难于在工程实际中应用；激光干涉测量装置可以对微小振动进行高精度测量，但正是由于高灵敏性对测量环境条件要求非常苛，尤其光程较大时，测量无法进行；光学斜率扫描测量仪虽然相对简单，但要求待测物必须为光学面，且测量精度较低。当前，在振动量技术领域，迫切需要提供一种结构简单、测试简便、可实时动态检测低频微振动的检测装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述低频微小振动测量装置存在的不足，提供一种结构简单、使用简便、可实时动态测量低频微振动的低频微振动声光调制检测装置。解决上述技术问题所采用的技术方案是在支架上设置隔震垫、隔震垫上设置有水箱，水箱的上端设置安装有注水管盖的注水管，水箱左侧壁上设置安装有半导体激光器的托架、水箱左侧壁半导体激光器的激光出射方向设置有光阑和位于光阑上方的CCD摄像头，CCD摄像头通过导线与计算机相连，水箱前侧壁上设置有液位视窗，水箱底部中心孔上设置有与水箱内相联通的探管，探管下端内设置有永久磁体。本发明的探管为橡胶软管，永久磁体设置在橡胶软管内下端。本发明的探管为在两根直管之间联通有可隔振的波纹管，上面一根直管的上端设置在水箱底部的中心孔上，下面一根直管下端内设置有永久磁体。本发明的永久磁体上表面与水箱内水面的垂直距离为150mm。本发明的水箱底部中心孔的孔径为10mm。本发明的半导体激光器的波长为635nm。本发明的水箱内横截面为IOXlOcm2的正方形。本发明的水箱为不透光水箱。本发明的光阑的孔径为2. 3mm。本发明与现有的低频微振动检测装置相比，具有结构简单、操作简便、可实时动态监测振动特性的优点，可用于测试低频振动体的振幅和频率。
图I是本发明实施例I的结构示意图。图2是按照本发明实施例I检测得到的干涉条纹图像。
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I中，本实施例的低频微振动声光调制检测装置由计算机I、托架2、半导体激光器3、CXD摄像头4、上盖5、注水管盖6、注水管7、水箱8、液位视窗9、隔震垫10、支架11、永久磁体12、探管13、光阑14联接构成。在支架11的上表面用胶粘接有隔震垫10，隔震垫10起隔震作用，隔震垫10上表面放置有水箱8。本实施例的水箱8为不透光水箱，水箱8内横截面为IOX IOcm2的正方形，水箱8的上端用螺纹紧固联接件固定联接有上盖5，上盖5上通过螺纹联接安装有注水管7，注水管7上盖有注水管盖6，水从注水管7加入到水箱8内，加水后盖上注水管盖6。在水箱8左侧外壁上用螺纹紧固联接件固定联接托架2，托架2上用螺纹紧固联接件固定联接有半导体激光器3，半导体激光器3的波长为635nm。在水箱8的左侧壁垂直中线上半导体激光器3的激光出射方向用螺纹紧固联接件固定联接有光阑14，光阑14的孔径为2. 3mm。水箱8的左侧壁垂直中线上光阑14的上方用螺纹紧固联接件固定联接有CCD摄像头4，CCD摄像头4通过导线与计算机I相连。水箱8的前侧壁上安装有液位视窗9，液位视窗9上标有液位线，液位视窗9用于观测水箱8内注水水位到限定高度和激光束在水面上的入射点位置。水箱8的底部中心位置加工有孔径为IOmm的中心孔，中心孔上安装有向下的探管13，探管13与水箱8内相联通，本实施例的探管13为橡胶软管，探管13的下端内安装有永久磁体12，永久磁体12用于吸附或粘结在被测振动体上，橡胶软管垂直状态下，永久磁体12上表面与水箱8内水面的距离为150mm。采用本发明实施例I低频微振动声光调制检测装置检测型号为HB505光学平台受激振动振幅和固有频率的方法如下I、将探管13下端的永久磁体12吸附在光学平台台面的中部一位置，由注水管7向水箱8内注水至标定的高度。2、调整半导体激光器3角度，使半导体激光器3出射激光束穿过光阑14，在水箱8内水面上的入射点位于水面上对角线相交点位置、入射激光束在水面的入射角Θ为88. 5°。3、在距探管13下端的永久磁体12吸附点50cm的光学平台台面上，用质量为300g的带圆锥体橡胶头的重锤，由6cm高度自由落下单击台面，台面的受激振动传递到永久磁体12的上表面，再通过探管13内的水柱传递到水箱8内的水中，在水面上形成表面波，表面波对入射激光束产生调制反射，在水箱8内右侧壁上呈现出间距相等的干涉条纹。按干涉条纹处1_长度对应CXD摄像头4所摄图像中20个像素数标定像素当量，用CCD摄像头4按每秒20幅连续采集干涉条纹图像，并转换成数字信号输出到计算机1，计算机I按照事先设定的程序进行运算，显示出多列干涉条纹，选择干涉条纹个数最多的一列干涉条纹并计数为N。如图2所示，干涉条纹的个数为5个。计算机I按下式、
A = O. 548 (N-I)计算出光学平台上探管13下端的永久磁体12吸附点处的受激最大振幅A，振幅A单位为μ m,计算结果为2. 19 μ m。测量干涉条纹的间距d所对应的像素数为42个，得到条纹间距d的长度为
2.IOmm,计算机I按下式f = O. 707d3/2计算光学平台的固有频率f、单位为Hz，d为干涉条纹的间距、单位为mm，计算结果得光学平台的固有频率f为2. 15Hz。实施例2本实施例中，水箱8的底部中心位置加工有孔径为IOmm的中心孔，中心孔上安装有探管13，探管13与水相内相联通，本实施例的探管13为在两根直管之间联通有可隔振的波纹管构成，上面一根直管的上端安装在水箱8的底部的中心孔上，下面一根直管的下端内安装有永久磁体12，永久磁体12用于吸附或粘结在被测振动体上；永久磁体12的上表面与水箱8内水面高度为150_。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例I相同。本发明的工作原理如下半导体激光器3射出波长为635nm的激光束，穿过光阑14进入水箱8内，以88. 50°的入射角入射到水箱8内水表面对角线的交点上，将探管13下端部的永久磁体12与待测振动体的振动检测面吸附或粘结,振动体的振动通过探管13内的水柱以同频率传递到水箱8内水面，形成水表面波，水表面波对入射的激光束产生调制反射，在水箱8内右侧壁上形成干涉条纹。按水箱8内右侧壁上干涉条纹处Imm长度对应CCD摄像头所摄图像中20个像素数标定像素当量，由CCD摄像头4采集干涉条纹图像并传输到计算机I对干涉条纹个数N计数,计算机I按下式A = O. 548 (N-I)计算出振动体的振幅A，单位为μπι。测量干涉条纹的间距d所对应的像素数，得到条纹间距d的长度，计算机I按下式 f = O. 707d3/2计算振动体的振动频率f、单位为Hz，d为干涉条纹的间距、单位为mm。
权利要求
1.一种低频微振动声光调制检测装置，其特征在于在支架(11)上设置隔震垫(10)、隔震垫(10)上设置有水箱(8)，水箱(8)的上端设置安装有注水管盖￠)的注水管(7)，水箱(8)左侧壁上设置安装有半导体激光器(3)的托架(2)、水箱(8)左侧壁半导体激光器(3)的激光出射方向设置有光阑(14)和位于光阑(14)上方的CCD摄像头(4)，CCD摄像头(4)通过导线与计算机(I)相连，水箱(8)前侧壁上设置有液位视窗(9)，水箱(8)底部中心孔上设置有与水箱(8)内相联通的探管(13)，探管(13)下端内设置有永久磁体(12)。
2.按照权利要求I所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的探管(13)为橡胶软管，永久磁体(12)设置在橡胶软管内下端。
3.按照权利要求I所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的探管(13)为在两根直管之间联通有可隔振的波纹管，上面一根直管的上端设置在水箱(8)底部的中心孔上，下面一根直管下端内设置有永久磁体(12)。
4.按照权利要求I或2或3所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的永久磁体(12)上表面与水箱(8)内水面的垂直距离为150mm。
5.按照权利要求I所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的水箱(8)底部中心孔的孔径为10mm。
6.按照权利要求I所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的半导体激光器(3)的波长为635nm。
7.按照权利要求I所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的水箱(8)内横截面为IOXlOcm2的正方形。
8.按照权利要求I或3或5所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的水箱(8)为不透光水箱。
9.按照权利要求4所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的水箱(8)为不透光水箱。
10.按照权利要求I所述的低频微振动声光调制检测装置，其特征在于所述的光阑(14)的孔径为2.3mmο
全文摘要
一种低频微振动声光调制检测装置，在支架上设置隔震垫、隔震垫设置有水箱，水箱的上端设置安装有注水管盖的注水管，水箱左侧壁上设置安装有半导体激光器的托架、水箱左侧壁半导体激光器的激光出射方向设置有光阑和位于光阑上方的CCD摄像头，CCD摄像头通过导线与计算机相连，水箱前侧壁上设置有液位视窗，水箱底部中心孔上设置有与水箱内相联通的探管，探管下端内设置有永久磁体。本发明与现有的低频微振动检测装置相比，具有结构简单、操作简便、可实时动态监测的振动特性的优点，可用于测试低频振动体的振幅和频率。
文档编号G01H9/00GK102620810SQ20121008337
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者王少萍, 苗扬 申请人:北京航空航天大学