激光瞬态位移测量装置制造方法
【专利摘要】激光瞬态位移测量装置，属于激光测量位移领域，本发明为解决现有接触式测量位移装置精度低的问题。本发明包括支座、激光发射部、激光接收部和光电转换器，所述支座包括底座、发射部固定架和接收部固定架，底座上平行设置发射部固定架和接收部固定架，发射部固定架和接收部固定架与底座垂直，发射部固定架和接收部固定架之间为待测物位移监测区域，且底座、发射部固定架和接收部固定架为一体件；发射部固定架上设置有激光发射部，接收部固定架上设置有激光接收部，激光发射部的出光侧正对着激光接收部的入光侧，激光发射部发射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信号输出端与光电转换器的光信号输入端相连，光电转换器输出电位移信号。
【专利说明】激光瞬态位移测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光瞬态位移测量装置，属于激光测量位移领域。
【背景技术】
[0002]以往采用的接触式测量系统有的会在被检测材料的表面造成划痕和损伤，测量到的数据甚至不太准确，因而在需要经常测量的场合其使用受到限制。此外，接触式测量系统还会由于磨损作用而造成额外的维修保养成本。因此，非接触法测试系统的使用显的尤为重要。
[0003]目前，测位移装置系统精度不够，操作繁杂，装置庞大不易携带，已经无法满足使用者的需求。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有接触式测量位移装置会给被检测材料的表面造成划痕和损伤，无法准确测量有效数据，精度低、操作繁杂的问题，提供了一种激光瞬态位移测
量装置。
[0005]本发明所述激光瞬态位移测量装置，它包括支座、激光发射部、激光接收部和光电转换器，
[0006]所述支座包括底座、发射部固定架和接收部固定架，底座上平行设置发射部固定架和接收部固定架，发射部固定架和接收部固定架与底座垂直，发射部固定架和接收部固定架之间为待测物位移监测区域，且底座、发射部固定架和接收部固定架为一体件；
[0007]发射部固定架上设置有激光发射部，接收部固定架上设置有激光接收部，激光发射部的出光侧正对着激光接收部的入光侧，
[0008]激光发射部发射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信号输出端与光电转换器的光信号输入端相连，光电转换器输出电位移信号。
[0009]本发明的优点:本发明所述激光瞬态位移测量装置测量精度高，系统动态响应高，尤其在动态实验中对试件形变位移的测量，使用十分方便，而且测量到的位移数据准确度高，携带方便，操作简单使用方便，只需接通AC220V电源，把支座安放在需要测量位移的位置，就可进行瞬态位移测量，成本低，而且大大减小了使用者的负荷。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明所述激光瞬态位移测量装置线激光形成的原理图。
[0011]图2是本发明所述激光瞬态位移测量装置的三维示意图。
[0012]图3是本发明所述激光瞬态位移测量装置的剖视三维图。
[0013]图4是本发明所述激光瞬态位移测量装置的结构示意图。
[0014]图5是本发明所述激光瞬态位移测量装置应用于Hopkinson杆单杆撞击动态位移的测量。【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:下面结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述激光瞬态位移测量装置，它包括支座、激光发射部、激光接收部和光电转换器14，
[0016]所述支座包括底座1、发射部固定架2和接收部固定架3，底座I上平行设置发射部固定架2和接收部固定架3，发射部固定架2和接收部固定架3与底座I垂直，发射部固定架2和接收部固定架3之间为待测物位移监测区域，且底座1、发射部固定架2和接收部固定架3为一体件；
[0017]发射部固定架2上设置有激光发射部，接收部固定架3上设置有激光接收部，激光发射部的出光侧正对着激光接收部的入光侧，
[0018]激光发射部发射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信号输出端与光电转换器14的光信号输入端相连，光电转换器14输出电位移信号。
[0019]【具体实施方式】二:下面结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，激光发射部包括发射部柱形套筒4、激光器6和发射部汇聚凸透镜8，
[0020]发射部柱形套筒4穿过发射部固定架2的端部，发射部柱形套筒4的入光侧端口设置激光器6，发射部柱形套筒4的出光侧端口设置发射部汇聚凸透镜8 ;激光器6设置在发射部汇聚凸透镜8的焦点处；激光器6发射的激光透射过发射部汇聚凸透镜8后输出平打激光束。
[0021]激光器6通过激光器套筒7固定设置在发射部柱形套筒4的入光侧端口。激光器套筒7嵌入发射部柱形套筒4的入光侧端口内，激光器套筒7的外圆表面与发射部柱形套筒4的入光侧端口的内圆表面相接触，二者之间通过螺钉固定。
[0022]发射部汇聚凸透镜8通过发射部透镜固定套筒9固定设置在发射部柱形套筒4的出光侧端口。发射部透镜固定套筒9嵌入发射部柱形套筒4的出光侧端口内，发射部透镜固定套筒9的外圆表面与发射部柱形套筒4的出光侧端口的内圆表面相接触，二者之间通过螺钉固定。
[0023]激光器6发射的激光在发射部柱形套筒4内向前行进，至发射部柱形套筒4出光侧的发射部汇聚凸透镜8，发散光被发射部汇聚凸透镜8透射后输出平行光。
[0024]发射部柱形套筒4可拆卸安装于发射部固定架2上，如图3所示。
[0025]【具体实施方式】三:下面结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，激光接收部包括接收部柱形套筒5、接收部汇聚凸透镜10和接收器12，
[0026]接收部柱形套筒5穿过接收部固定架3的端部，接收部柱形套筒5的入光侧端口设置接收部汇聚凸透镜10，接收部柱形套筒5的出光侧端口设置接收器12 ;接收器12设置在接收部汇聚凸透镜10的焦点处，接收部汇聚凸透镜10将发射部汇聚凸透镜8输出的平行激光束汇聚后，入射至接收器12的光敏面上。
[0027]接收部汇聚凸透镜10通过接收部透镜固定套筒11固定设置在接收部柱形套筒5的入光侧端口。接收部透镜固定套筒11嵌入接收部柱形套筒5的入光侧端口内，接收部透镜固定套筒11的外圆表面与接收部柱形套筒5的入光侧端口的内圆表面相接触，二者之间通过螺钉固定。[0028]接收器12通过接收器套筒13设置在接收部柱形套筒5的出光侧端口。接收器套筒13嵌入接收部柱形套筒5的出光侧端口内，接收器套筒13的外圆表面与接收部柱形套筒5的出光侧端口的内圆表面相接触，二者之间通过螺钉固定。
[0029]接收部柱形套筒5可拆卸安装于接收部固定架3上，如图3所示。
[0030]【具体实施方式】四:本实施方式对实施方式一、二或三作进一步说明，它还包括示波器15,光电转换器14的电位移信号输出端与不波器15的显不信号输入端相连。
[0031]【具体实施方式】五:下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式给出一个具体实施例。
[0032]发射部汇聚凸透镜8和接收部汇聚凸透镜10的焦距均为210mm，发射部汇聚凸透镜8和接收部汇聚凸透镜10之间的距离为170mm，激光器6发出的发散光经过发射部汇聚凸透镜8后，激光经过第一个汇聚凸透镜后形成宽40_，厚约2_的激光线(平行激光束)；该激光线行进至100mm± 20mm区间位置时，形成宽40mm、厚度0.3mm~0.5mm之间的线激光(平行激光束)，距发射部汇聚凸透镜8100mm±20mm区间为监测区间，监测线激光通光量的变化得到挡光部分(或者通光部分)的位移。发射部汇聚凸透镜8和接收部汇聚凸透镜10之间的距离为170mm，以保证监测结果的最佳性。
[0033]激光线经过接收部汇聚凸透镜10后，聚焦到接收器12上，再经光电转换器14把光信号转变为电压信号，最后由不波器15米集相应位移的电压信号。线激光长度的变化(Ad)就对应着光电转换器的输出电压变化(AU)，(Ad)与(AU)成高度线性关系。
[0034]图5是本实施方式所述激光瞬态位移测量装置应用于Hopkinson杆单杆撞击动态位移的测量。线激光长度的变化(△(!)就对应着光电转换器的输出电压变化(AU)，(Ad)与(AU)成高度线性关系。实验测量时，实施方式所述激光瞬态位移测量装置的底座I直接安放在Hopkinson杆的末端，外接AC220V电源即可开始位移测量，子弹撞击入射杆产生压缩波脉冲，压缩波脉冲到达入射杆自由端面时反射成拉伸波脉冲，自由端面开始移动，所述激光瞬态位移测量装置的示波器15采集到相应位移的电压信号，如图5中的第一个上升沿阶段；当反射拉伸波脉冲完全离开自由端面后，自由端面停止移动。拉伸波脉冲到达撞击端后又反射成压缩波脉冲，压缩波脉冲到达自由端面后又反射成拉伸波脉冲，自由端面又开始移动，示波器15采集到相应位移的电压信号，如图5中的第二个上升沿阶段；第一个上升沿阶段与第二个上升沿阶段之间的平台段的时间，就是第一个拉伸波离开自由端时到第二个压缩波到达自由端面时所`需要的时间，这一平台是因为自由端面处于停止状态，没有产生位移，因此示波器15采集到的位移电压信号值不变；冲击波在入射杆中的来回反射传播，使得产生阶梯式的平台电压信号。
【权利要求】
1.激光瞬态位移测量装置，其特征在于，它包括支座、激光发射部、激光接收部和光电转换器(14)， 所述支座包括底座(I)、发射部固定架(2)和接收部固定架(3)，底座(I)上平行设置发射部固定架(2)和接收部固定架(3)，发射部固定架(2)和接收部固定架(3)与底座(I)垂直，发射部固定架(2)和接收部固定架(3)之间为待测物位移监测区域，且底座(I )、发射部固定架(2)和接收部固定架(3)为一体件； 发射部固定架(2)上设置有激光发射部，接收部固定架(3)上设置有激光接收部，激光发射部的出光侧正对着激光接收部的入光侧， 激光发射部发射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信号输出端与光电转换器(14)的光信号输入端相连，光电转换器(14)输出电位移信号。
2.根据权利要求1所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，激光发射部包括发射部柱形套筒(4)、激光器(6)和发射部汇聚凸透镜(8)， 发射部柱形套筒(4)穿过发射部固定架(2)的端部，发射部柱形套筒(4)的入光侧端口设置激光器(6)，发射部柱形套筒(4)的出光侧端口设置发射部汇聚凸透镜(8);激光器(6)设置在发射部汇聚凸透镜(8)的焦点处；激光器(6)发射的激光透射过发射部汇聚凸透镜(8)后输出平行激光束。
3.根据权利要求2所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，激光器(6)通过激光器套筒(7)固定设置在发射部柱形套筒(4)的入光侧端口。
4.根据权利要求2所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，发射部汇聚凸透镜(8)通过发射部透镜固定套筒(9)固定设置在发射部柱形套筒(4)的出光侧端口。
5.根据权利要求2所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，激光接收部包括接收部柱形套筒(5)、接收部汇聚凸透镜(10)和接收器(12)， 接收部柱形套筒(5)穿过接收部固定架(3)的端部，接收部柱形套筒(5)的入光侧端口设置接收部汇聚凸透镜(10)，接收部柱形套筒(5)的出光侧端口设置接收器(12);接收器(12)设置在接收部汇聚凸透镜(10)的焦点处，接收部汇聚凸透镜(10)将发射部汇聚凸透镜(8 )输出的平行激光束汇聚后，入射至接收器(12 )的光敏面上。
6.根据权利要求5所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，接收部汇聚凸透镜(10)通过接收部透镜固定套筒(11)固定设置在接收部柱形套筒(5)的入光侧端口。
7.根据权利要求5所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，接收器(12)通过接收器套筒(13)固定设置在接收部柱形套筒(5)的出光侧端口。
8.根据权利要求1所述激光瞬态位移测量装置，其特征在于，它还包括示波器(15)，光电转换器(14)的电位移信号输出端与不波器(15)的显不信号输入端相连。
【文档编号】G01B11/02GK103557799SQ201310589384
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】张伟, 蔡宣明, 张欣宇, 祁楷峰 申请人:哈尔滨工业大学