專利名稱：激光筆作光源的細絲直徑測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種細絲直徑的測量儀器，特別涉及一種用光學儀器定性和定量測量且便于課堂教學和科研的細絲直徑測量儀器。
背景技術：
目前，對于細絲直徑的測量方法還處于比較煩瑣的階段，比如游標卡尺法、細絲稱重法等，這些測量方法尚處于人工階段，一方面測量的工作強度較大，另一方面測量的精度不高。
目前，雖然也存在應用衍射原理測量細絲直徑的測量方法，但是，往往采用轉動細絲的方法得到細絲不同側面的衍射條紋，這樣存在因細絲的扭轉，給衍射條紋的觀察和測量帶來誤差等問題。因此，不利于更全面、便利、精確地定性和定量分析測量細絲直徑、檢測細絲橫截面是否呈正圓形、細絲粗細是否均勻等。
發明內容
為了克服現有細絲直徑測量方法存在的上述問題，本實用新型的目的是提供一種不用轉動細絲、結構簡單，成本較低，方便攜帶的激光筆為光源的細絲直徑測量儀。
本實用新型解決其實際問題所采用的設計方案是固定支架、可轉動支架、細絲支架、夾子、鉛錘、插架、激光筆、光屏、反射鏡、光電接收器；固定支架上依次安裝可轉動支架、固定細絲支架；固定細絲支架上裝有夾子，夾子夾住被測細絲上端，下端系有鉛錘；在可轉動支架的一端依次安裝裝有激光筆的插架(8)、裝有反射鏡(12)的插架(9)，另一端依次安裝裝有反射鏡(14)的插架(10)、裝有光屏或光電接收器的插架(11)；激光筆產生的光束照射到細絲產生相干光束，相干光束射入反射鏡(14)經反射鏡(12)后衍射條紋反射到光屏上呈現衍射圖樣，將光屏卸下安裝光電接收器，光電接收器上連接的平衡指示儀顯示出衍射條紋相對應的光電流強度。
本實用新型的可轉動支架可以在平面內繞細絲旋轉360度；本實用新型的激光筆通過可調節裝置安裝在插架(8)上；可調節裝置主要由框架、彈性連接物、激光筆開關調節螺絲、激光筆仰角調節螺絲組成將激光筆用彈性連接物安裝在框架內，在框架的下方和側面分別安裝激光筆仰角調節螺絲、激光筆開關調節螺絲。
本實用新型的反射鏡、光屏均是通過反射鏡夾安裝在插架上；反射鏡夾內用彈性連接物安裝反射鏡或光屏，并在反射鏡夾的背面安裝方位調節螺絲。
本實用新型的有益效果是該測量儀結構簡單，方便攜帶。由于該儀器采用可轉動支架在平面內繞細絲旋轉360度的方式，因此，不必轉動細絲就能得到細絲各個方位、不同側面的衍射條紋，避免細絲扭轉造成的測量誤差。因而能便利、精確地測量細絲直徑、從而能準確地計算細絲橫截面，定性和定量地分析判斷細絲橫截面是否成正圓；通過調節細絲高度，精確地測量、準確地計算細絲直徑，定性和定量地分析判斷細絲粗細是否均勻。
該儀器的激光筆通過可調節裝置安裝在插架(8)上，用彈性連接物將激光筆安裝在可調節裝置的框架內，在框架的側面和下方分別安裝激光筆開關調節螺絲和激光筆仰角調節螺絲。通過調節激光筆開關調節螺絲、以及激光筆仰角調節螺絲，提高了儀器的精確度，從而降低了對制作工藝精度的要求，降低了儀器制作的成本。反射鏡用彈性連接物安裝在反射鏡夾上，并在反射鏡夾的背面安裝反射鏡方位調節螺絲，從而大大提高了該儀器的調節靈敏度。
圖1是本實用新型的光路圖。
圖2是本實用新型的整體結構示意圖。
圖3是本實用新型插架上的激光筆及可調節裝置結構示意圖。
圖4是本實用新型插架上的反射鏡或光屏的結構示意圖。
圖中1底座；2底座固定螺絲；3固定支架；4可轉動支架；5細絲支架；6夾子；7鉛錘；8--11插架；13激光筆；12、14反射鏡；15光屏；16框架；17激光筆彈性連接物；18激光筆開關調節螺絲；19激光筆仰角調節螺絲；20反射鏡彈性連接物；21反射鏡夾、22方位調節螺絲、23.細絲
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
具體實施方式
如圖3所示，激光筆(13)通過可調節裝置安裝在插架(8)上可調節裝置主要由框架(16)、激光筆彈性連接物(17)、激光筆開關調節螺絲(18)、激光筆仰角調節螺絲(19)組成；激光筆(13)采用體積小、輸出功率為1mW的紅寶石激光器(本文中稱為激光筆)為光源。激光筆(13)用激光筆彈性連接物(17)安裝在框架(16)內，在框架(16)的側面和下方分別安裝激光筆開關調節螺絲(18)和激光筆仰角調節螺絲(19)。利用激光筆開關調節螺絲(18)控制激光筆的開關，通過激光筆仰角調節螺絲(19)的調節達到對激光筆光束的仰角的微調。
如圖4所示，插架(9)上安裝反射鏡(12)，用反射鏡彈性連接物(20)將反射鏡(12)安裝在反射鏡夾(21)上，并在反射鏡夾(21)的背面安裝3個方位調節螺絲(22)。插架(10)上安裝反射鏡(14)和插架(11)上安裝的光屏(15)均用同樣的方法，將其安裝在反射鏡夾(21)上。利用反射鏡方位調節螺絲(22)的調節來改變每塊反射鏡的反射角度，以便更好的接收和反射光束，從而產生適合觀察的條紋寬度和亮度，并使衍射條紋位于反射鏡的中心位置，最終在光屏(15)上呈現出清晰的、穩定的具有一定寬度和高度的衍射條紋。本實用新型所用激光筆彈性連接物(17)、反射鏡彈性連接物(20)為玻璃膠。
如圖2所示，底座(1)設計為拉槽式，外層槽內插有內嵌板，內嵌板兩端向下折彎并安裝底座固定螺絲(2)，可以根據桌面寬度來拉伸內嵌板，并用底座固定螺絲(2)使儀器固定在桌面。
固定支架(3)上依次安裝可轉動支架(4)、固定細絲支架(5)；固定支架(3)上有兩個卡環，通過這兩個卡環使可轉動支架(4)固定在某一高度。可轉動支架(4)安裝在這兩個卡環之間，固定細絲支架(5)安裝在固定支架(3)的頂端；固定細絲支架(5)上裝有夾子(6)，夾子(6)夾住被測細絲的上端，其下端系有鉛錘(7)，細絲通過夾子與鉛錘固定在細絲支架上，并鉛直向下自然拉伸。
在可轉動支架(4)的一端依次安裝裝有激光筆(13)的插架(8)和裝有反射鏡(12)的插架(9)，另一端依次安裝裝有反射鏡(14)的插架(10)和裝有光屏(15)或光電接收器的插架(11)。可轉動支架可以在平面內繞細絲旋轉360度。激光筆、反射鏡、光屏等是安裝在可轉動支架上，于是同樣可以繞細絲旋轉360度，不必轉動細絲就能得到細絲各個方位、不同側面的衍射條紋，避免因細絲扭轉，造成測量誤差。在演示細絲不同側面的衍射條紋時，輕輕轉動可轉動支架(4)，這樣就可以保證細絲不動，而固定在可轉動支架(4)上的激光筆(13)、反射鏡(17)、光屏(15)均可繞細絲旋轉，在光屏上呈現出細絲各個側面的衍射條紋，從而可以定性或定量地檢測細絲橫截面是否呈正圓形；調節細絲高度，使激光筆光束射在細絲的不同部位上，從而在光屏上獲得同一細絲幾個不同高度的衍射條紋，從而可以定性或定量的檢測出細絲粗細是否均勻。其測量光路如圖1所示，激光筆(13)產生的光束照射到細絲(23)上后產生相干光束，相干光束射入反射鏡(14)經反射鏡(12)反射后衍射條紋又反射到光屏(15)上呈現衍射圖樣，將光屏卸下，安裝光電接收器，光電接收器上連接的平衡指示儀顯示出衍射條紋相對應的光電流強度。將光電接收器的狹縫對準衍射條紋的中央主最大位置，觀察平衡指示儀顯示的最大光電流強度。
光屏的邊緣處有刻度尺，可以觀察到中央主最大的位置、寬度以及各級極小的位置并能讀取相應的數據。轉動光電接收器側面的手動輪將狹縫移到對準k級極小的位置，觀察平衡指示儀顯示光電流強度為零，通過對平衡指示儀上刻度尺數據的讀取，讀出k級極小到中央主最大中心位置的距離Xk，跟據細絲直徑計算公式，可定量的計算出細絲直徑d=kλLxk;k=±1,±2,±3,···]]>該儀器通過衍射條紋及光電接收器平衡指示儀所顯示的光電流強度，能方便地讀取相應的細絲測量數據。
實驗一細絲直徑的測量將被測細絲放在細絲支架上，用夾子固定細絲的上端，在細絲下端固定鉛錘，細絲鉛直向下拉伸，調節激光筆，使出射的光束與細絲同軸；調節反射鏡使光屏上得到清晰、穩定的衍射條紋。于是，可以利用光屏邊緣的刻度尺或光電接收器讀取相關數據，再根據夫瑯禾費直條衍射原理推導出的細絲直徑計算公式d=kλLxk;k=±1,±2,±3,···]]>定量的計算出細絲直徑。
實驗二檢測細絲橫截面是否呈正圓形實驗操作與實驗1相同，轉動可轉動支架，得到細絲不同側面的衍射條紋，利用光屏邊緣處的刻度尺觀察出中央主最大的位置、寬度以及各級極小的位置。通過對中央主最大位置和寬度的比較可以定性的檢測出細絲橫截面是否呈正圓形。同時一方面，可以利用光屏邊緣處的刻度尺觀察出中央主最大的位置、寬度以及各級極小的位置；另一方面，可以利用光屏邊緣的刻度尺或光電接收器讀取相關數據，同理根據夫瑯禾費直條衍射原理推導出的細絲直徑計算公式，定量地計算出細絲直徑，通過計算細絲直徑的數值，可以檢測細絲橫截面是否呈正圓形。實驗三檢測細絲粗細是否均勻調節細絲高度，使激光筆光束射在細絲的不同部位上，從而在光屏上獲得同一細絲幾個不同高度的衍射條紋，通過比較可以定性地檢測出細絲粗細是否均勻；通過定量計算細絲直徑的數值，可以檢測細絲粗細是否均勻。實驗操作和定量計算及原理與實驗2相同。
權利要求1.一種激光筆作光源的細絲直徑測量儀，其特征包括固定支架、可轉動支架、細絲支架、夾子、鉛錘、插架、激光筆、光屏、反射鏡、光電接收器；固定支架上依次安裝可轉動支架、固定細絲支架；固定細絲支架上裝有夾子，夾子夾住被測細絲上端，下端系有鉛錘；在可轉動支架的一端依次安裝裝有激光筆的插架(8)、裝有反射鏡(12)的插架(9)，另一端依次安裝裝有反射鏡(14)的插架(10)、裝有光屏或光電接收器的插架(11)；激光筆產生的光束照射到細絲產生相干光束，相干光束射入反射鏡(14)經反射鏡(12)后衍射條紋反射到光屏上呈現衍射圖樣，將光屏卸下安裝光電接收器，光電接收器上連接的平衡指示儀顯示出衍射條紋相對應的光電流強度。
2.根據權利要求1所述的激光筆作光源的細絲直徑測量儀，其特征是可轉動支架可以在平面內繞細絲旋轉360度；
3.根據權利要求1所述的激光筆作光源的細絲直徑測量儀，其特征是激光筆通過可調節裝置安裝在插架(8)上；可調節裝置主要由框架、彈性連接物、激光筆開關調節螺絲、激光筆仰角調節螺絲組成將激光筆用彈性連接物安裝在框架內，在框架的下方和側面分別安裝激光筆仰角調節螺絲、激光筆開關調節螺絲。
4.根據權利要求1所述的激光筆作光源的細絲直徑測量儀，其特征是反射鏡、光屏均是通過反射鏡夾安裝在插架上；反射鏡夾內用彈性連接物安裝反射鏡或光屏，并在反射鏡夾的背面安裝方位調節螺絲。
專利摘要本實用新型公開了一種激光筆作光源的細絲直徑測量儀，解決了測量中細絲變形、精度不高、工作量大煩瑣等問題。方案在固定支架上依次安裝可轉動支架、固定細絲支架；固定細絲支架上裝有夾子，夾子夾細絲上端，下端系鉛錘；在可轉動支架的一端依次安裝裝有激光筆的插架(8)、裝有反射鏡(12)的插架(9)，另一端依次安裝裝有反射鏡(14)的插架(10)、裝有光屏或光電接收器的插架(11)；激光筆產生的光束照射細絲產生相干光束，并射入反射鏡(14)經反射鏡(12)后衍射條紋反射到光屏上呈現衍射圖樣，光屏卸下安裝光電接收器。它結構簡單，成本低，衍射條紋清晰，可方便、精確地定性和定量分析測量細絲，不僅可以用于教師課堂教學，而且具有一定的科研價值。
文檔編號G01B11/08GK2849652SQ20052002668
公開日2006年12月20日 申請日期2005年7月15日 優先權日2005年7月15日
發明者李雅峰, 顧穎 申請人:天津師范大學