专利名称：高灵敏度振动检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种振动检测器，特别涉及一种微振动领域使用的高灵敏度振动检测器，属于振动检测技术领域。
背景技术：
A-B光电二极管阵列检测器是由光电二极管阵列检测器(photodiodearray)A(以下简称为A)和光电二极管阵列检测器B(以下简称为B)以及差分器组成，其输出的信号为同A和B所接收到的激光强度的差成正比的电压信号。本实用新型由于采用了激光器发射出的激光束在A和B上的移动扫描过程来反应盒体相对于质量块的移动，并最终获得高灵敏度振动检测器自身的振动信号，而现有的振动检测器大都采用的是压电效应，因此，和现有的振动检测器相比较，该高灵敏度振动检测器的灵敏度极高，原始信号失真度极小。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于微振动探测的灵敏度极高的振动检测器。
本实用新型是通过测量振动对激光束产生的移动来得到振动信号。为了测量激光束的移动，我们把激光束投射到A-B光电二极管阵列检测器的两个光电二极管阵列检测器A和B的结合处。激光束在结合处的移动将在光电二极管阵列检测器A和B上产生不同的信号输出。这两个不同信号的差分A-B即给出了激光束相对于光电二极管阵列检测器A和B接合处的移动。另外，为了使微振动源能够造成激光束在A-B光电二极管阵列检测器上的相对移动，我们把它们通过减震装置(弹簧、或单摆、或磁悬浮等)分隔开。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的，该高灵敏度振动检测器包括激光器、A-B光电二极管阵列检测器，还包括有盒体、减振装置和接口，接口安装在盒体上，减振装置装在盒体内壁上，A-B光电二极管阵列检测器固定在减振装置上，激光器固定在盒体内壁上，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，其送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。
所述减振装置由弹簧和质量块组成，弹簧的一端固定在盒体内壁上，质量块固定在弹簧的另一端，所述A-B光电二极管阵列检测器固定在质量块上。
所述减振装置也可由细线和质量块组成，细线的一端固定在盒体内壁上，质量块悬挂在细线的另一端，所述A-B光电二极管阵列检测器固定在质量块上。
所述减振装置还可由磁场生成器和抗磁质量块组成，磁场生成器固定在盒体内壁上，A-B光电二极管阵列检测器固定在抗磁质量块上，该抗磁质量块在磁场生成器产生的磁场作用下处于磁悬浮状态。磁场生成器可以为永磁体或电磁体或超导体，所述抗磁质量块为永磁体或电磁体或超导体。
本实用新型的目的也可以通过以下技术方案来实现，该高灵敏度振动检测器，包括激光器、A-B光电二极管阵列检测器，还包括有盒体、减振装置和接口，接口安装在盒体上，减振装置装在盒体内壁上，，激光器固定在减振装置上，A-B光电二极管阵列检测器固定在盒体内壁上，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，其送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。
所述减振装置由弹簧和质量块组成，弹簧的一端固定在盒体内壁上，质量块固定在弹簧的另一端，所述激光器固定在质量块上。
所述减振装置也可由细线和质量块组成，细线的一端固定在盒体内壁上，质量块悬挂在细线的另一端，所述激光器固定在质量块上。
所述减振装置还可由磁场生成器和抗磁质量块组成，磁场生成器固定在盒体内壁上，激光器固定在抗磁质量块上，该抗磁质量块在磁场生成器产生的磁场作用下处于磁悬浮状态。磁场生成器可以为永磁体或电磁体或超导体，所述抗磁质量块为永磁体或电磁体或超导体。
本发明由于采用了激光器在A-B光电二极管阵列检测器上的扫描过程来反应盒体相对于质量块的移动，并最终获得高灵敏度振动检测器自身的振动信号，因此该高灵敏度振动检测器的灵敏度极高，原始信号失真度极小，其灵敏度甚至可以高到能测量到原子级别的微小振动或移动。在进行高分辨率显微镜成像或高精密测量时，本发明可以用来分析桌面或实验背景振动干扰的强度和来源，本发明在测量物体的质量和质量的变化方面也有很大的应用。这是因为测量物体质量的一个重要的方法是将其放入到一个振动系统中，并通过测量该系统的共振频率来测量该物体的质量。因此，利用本发明对这种共振频率或其变化的精确测量就可精确地测量出物体的质量或其变化。本发明也可应用于地震或海啸监测以及周期运动物体的磨损(如高速旋转车轮的轴承是否有异常或裂缝)等。
附图1是本发明实施例中采用弹簧减振的一种结构示意图；附图1中的1是激光器、2是A-B光电二极管阵列检测器、3是质量块、4是弹簧、5是激光束、6是接口、7是光电二极管阵列检测器A、8是光电二极管阵列检测器B、9是A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线、10是激光器的外接电源线、11是盒体。
附图2是本发明实施例中采用弹簧减振的另一种结构示意图；附图2中的12是激光器、13是A-B光电二极管阵列检测器、14是质量块、15是弹簧、16是激光束、17是接口、18是光电二极管阵列检测器A、19是光电二极管阵列检测器B、20是A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线、21是激光器的外接电源线、22是盒体。
附图3是本发明实施例中采用单摆减振的一种结构示意图；附图3中的23是激光器、24是A-B光电二极管阵列检测器、25是质量块、26是细线、27是激光束、28是接口、29是光电二极管阵列检测器A、30是光电二极管阵列检测器B、31是A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线、32是激光器的外接电源线、33是盒体。
附图4是本发明实施例中采用单摆减振的另一种结构示意图；附图4中的34是激光器、35是A-B光电二极管阵列检测器、36是质量块、37是细线、38是激光束、39是接口、40是光电二极管阵列检测器A、41是光电二极管阵列检测器B、42是A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线、43是激光器的外接电源线、44是盒体。
附图5是本发明实施例中采用磁悬浮减振的一种结构示意图；附图5中的45是激光器、46是A-B光电二极管阵列检测器、47是抗磁质量块、48是磁场生成器、49是激光束、50是接口、51是光电二极管阵列检测器A、52是光电二极管阵列检测器B、53是A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线、54是激光器的外接电源线、55是盒体。
附图6是本发明实施例中采用磁悬浮减振的另一种结构示意图；附图6中的56是激光器、57是A-B光电二极管阵列检测器、58是抗磁质量块、59是磁场生成器、60是激光束、61是接口、62是光电二极管阵列检测器A、63是光电二极管阵列检测器B、64是A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线、65是激光器的外接电源线、66是盒体。
具体实施方式
本发明的一种实施方式参见附图1，弹簧的一端固定在盒体内壁上，质量块固定在弹簧的另一端，A-B光电二极管阵列检测器固定在质量块上，激光器固定在盒体内壁上，并使其送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。此时，由于激光器送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，A-B光电二极管阵列检测器的A和B收到的光信号的强度相等，故A-B光电二极管阵列检测器信号的输出为零。当振动沿AB所在直线方向发生时，由于的质量块的惯性和弹簧对质量块的减振作用，使得质量块和盒体的振动不同步，从而A-B光电二极管阵列检测器和激光器的振动不同步，并发生了相对位移，固定在盒体内壁上的激光器发出的激光束偏离了固定在质量块上的A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间位置，故A-B光电二极管阵列检测器的A和B收到的光信号的强度不等，因此，A-B光电二极管阵列检测器将有一个不为零的电压信号输出，这时的信号输出实际上记录了激光器相对于A-B光电二极管阵列检测器的振动情况，该信号通过接口被送入盒体外的信号处理系统，由于质量块的振动是可解的受迫振动，信号很容易被分离处理。从而可以简单地获得高灵敏度振动检测器的振动信号。并可通过调节质量块的质量和/或弹簧的倔强系数来调节高灵敏度振动检测器的检测灵敏度。
上述高灵敏度振动检测器中的激光器和A-B光电二极管阵列检测器的安装位置也可对调，即激光器安装在质量块上，A-B光电二极管阵列检测器安装在盒体内壁上(参见附图2)。
本发明的另一种实施方式参见附图3，细线的一端固定在盒体内壁上，质量块悬挂在细线的另一端。A-B光电二极管阵列检测器固定在质量块上，激光器固定在盒体内壁上，并使其送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。此时，由于激光器送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，A-B光电二极管阵列检测器的A和B收到的光信号的强度相等，故A-B光电二极管阵列检测器信号的输出为零。当振动在水平面沿AB所在直线方向发生时，由于质量块的惯性和单摆的减振作用，使得质量块和盒体的振动不同步，固定在盒体内壁上的激光器发出的激光束偏离了固定在质量块上的A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间位置，故A-B光电二极管阵列检测器的A和B收到的光信号的强度不等，因此，A-B光电二极管阵列检测器将有一个不为零的电压信号输出，这时的信号输出实际上记录了激光器相对于A-B光电二极管阵列检测器的振动情况，该信号通过信号接口被送入盒体外的信号处理系统，由于质量块的振动是可解的受迫振动，信号很容易被分离处理。从而可以简单地获得高灵敏度振动检测器的振动信号。并可通过调节质量块的质量和/或细线的长度来调节高灵敏度振动检测器的检测灵敏度。该方式适用于检测沿水平方向的振动。
上述高灵敏度振动检测器中的激光器和A-B光电二极管阵列检测器的安装位置也可对调，即激光器安装在质量块上，A-B光电二极管阵列检测器安装在盒体内壁上(参见附图4)。
本发明的再一种实施方式参见附图5，磁场生成器固定在盒体内壁上，A-B光电二极管阵列检测器装在抗磁质量块上，该抗磁质量块在磁场生成器所产生的磁场的作用下处于磁悬浮状态。激光器固定在盒体内壁上，并使其送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器A和B结合处的中间，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。此时，由于激光器送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，A-B光电二极管阵列检测器的A和B收到的光信号的强度相等，故A-B光电二极管阵列检测器信号的输出为零。当振动在沿AB所在直线发生时，由于抗磁质量块的惯性和悬浮磁场的减振作用，使得抗磁质量块的振动为不同步于盒体的振动，固定在盒体内壁上的激光器发出的激光束偏离了A-B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间位置，故A-B光电二极管阵列检测器的A和B收到的光信号的强度不等，因此，A-B光电二极管阵列检测器将有一个不为零的电压信号输出，这时的信号输出实际上记录了激光器相对于A-B光电二极管阵列检测器的振动情况，该信号通过信号接口被送入盒体外的信号处理系统，由于抗磁质量块的振动是可解的受迫振动，信号很容易被分离处理。从而可以简单地获得高灵敏度振动检测器的振动信号。并可通过调节抗磁质量块的质量和/或磁场的强度来调节高灵敏度振动检测器的检测灵敏度。
上述高灵敏度振动检测器中的激光器和A-B光电二极管阵列检测器的安装位置也可对调，即激光器安装在抗磁质量块上，A-B光电二极管阵列检测器安装在盒体内壁上(参见附图6)。
对于以上各实施方式，在对振动源进行振动检测时，只需将该高灵敏度振动检测器固定在待测振动源上，并随振动源一起振动既可。
权利要求1.一种高灵敏度振动检测器，包括激光器、A-B光电二极管阵列检测器，其特征在于还包括有盒体、减振装置和接口，接口安装在盒体上，减振装置装在盒体内壁上，A-B光电二极管阵列检测器和激光器分装在盒体内的减振装置和非减振装置上，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，其送出的激光束投射在A-B光电二极管阵列检测器的两个光电二极管阵列检测器A和B结合处的中间，A-B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。
2.如权利要求1所述的一种高灵敏度振动检测器，其特征在于所述减振装置由弹簧和质量块组成，弹簧的一端固定在盒体内壁上，质量块固定在弹簧的另一端，A-B光电二极管阵列检测器固定在质量块上，激光器安装在盒体内壁上。
3.如权利要求1所述的一种高灵敏度振动检测器，其特征在于所述减振装置由细线和质量块组成，细线的一端固定在盒体内壁上，质量块悬挂在细线的另一端，A-B光电二极管阵列检测器固定在质量块上，激光器安装在盒体内壁上。
4.如权利要求1所述的一种高灵敏度振动检测器，其特征在于所述减振装置由磁场生成器和抗磁质量块组成，磁场生成器固定在盒体内壁上，所述A-B光电二极管阵列检测器固定在抗磁质量块上，该抗磁质量块在磁场生成器产生的磁场作用下处于磁悬浮状态，激光器安装在盒体内壁上。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种高灵敏度振动检测器，其特征在于所述A-B光电二极管阵列检测器和激光器也可对调安装，即A-B光电二极管阵列检测器固定在盒体内壁上，激光器安装在质量块上。
专利摘要本实用新型涉及振动检测领域的一种高灵敏度振动检测器，其结构包括激光器、A－B光电二极管阵列检测器，还包括有盒体、减振装置和接口，接口安装在盒体上，减振装置装在盒体内壁上，A－B光电二极管阵列检测器固定在减振装置上，激光器固定在盒体内壁上，激光器的电源由内接电池或外接电源通过接口提供，其送出的激光束投射在A－B光电二极管阵列检测器的A和B结合处的中间，A－B光电二极管阵列检测器的输出信号线与接口连接。本实用新型具有结构简单、灵敏度极高、原始信号失真度小等优点，本实用新型特别适用于微振动领域的高精度测量。
文档编号G01M7/02GK2844881SQ20052006980
公开日2006年12月6日 申请日期2005年3月15日 优先权日2005年3月15日
发明者陆轻锂, 陆轻铀 申请人:陆轻锂