專利名稱：超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置與檢測方法
技術領域：
本發明屬于光學測量技術領域，具體涉及超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置與檢測方法。
背景技術：
由于實驗儀器和生產加工精度的不斷提高，對工作條件的要求也越來越高，光學平臺是提供這一條件的基礎性設施之一。近年來超大尺度光學平臺的需求和使用日益廣泛，但由于其尺寸超大，使得其制造方面的難度顯著增大。隔振效果作為光學平臺最主要的性能之一，其隔振系統的結構設計、材料選擇、制造工藝以及在使用過程中由于其整體結構的形變，特別是所用隔振材料的老化(或疲勞)、形變會對超大尺度光學平臺臺面不同位置隔振性能的一致性產生顯著影響，光學平臺有時不僅不能起到隔振作用，甚至會產生局部振動放大效應，這會嚴重影響超大尺度光學平臺的使用效果。因此超大尺度光學平臺在制造和使用過程中隔振性能一致性的檢測是非常重要的環節。定期檢測光學平臺臺面在地面上同一振源的激勵下，臺面振幅的一致性，是了解其隔振性能一致性的有效方法。目前檢測光學平臺的振動性能，一般采用振動頻譜分析儀來進行多點測量，但這種儀器操作復雜且一般實驗室和生產單位并不具備。因此，研究一種結構簡單、操作方便、顯示直觀的測量裝置，實現對超大尺度光學平臺隔振性能一致性的檢測，具有重要的技術經濟意義。
發明內容
本發明所要解決的一個技術問題在于提供一種結構簡單、操作方便、生產成本低、 檢測結果直觀的超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置。本發明所要解決的另一個技術問題在于提供一種使用超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置檢測光學平臺隔振性能一致性的方法。解決上述技術問題所采用的技術方案是在光學平臺上中心線左端設置支架、右端設置有顯示屏，支架上的左側設置有激光器，激光器的波長為632. 8nm，激光器上設置有通過導線與計算機相連的CCD攝像頭，激光器的右側沿光學平臺長度方向中心線光出射方向支架上設置有分束器，光學平臺上分束器的激光射出方向上至少設置有6個偶數的左反射鏡，左反射鏡的光反射方向光學平臺上設置有與左反射鏡個數相同的內裝有水的水槽， 每個水槽的左側壁中心線上端左反射鏡的反射光方向上設置有光闌，每個水槽內水表面反射光方向的光學平臺上設置有與左反射鏡個數相同的右反射鏡，6個右反射鏡反射光方向的光學平臺中心線的右端設置有顯示屏。本發明的水槽對稱地排列在光學平臺寬度方向中心線的前后兩側。本發明的水槽為幾何形狀相同的長方形水槽，每個水槽內的水面高度相同。本發明的光闌的孔徑為2. 3mm。上述超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置的檢測方法由下述步驟組成
I、在至少6個水槽內分別注入蒸餾水，蒸餾水的水位高度均為80mm。2、分別調整與水槽個數相同的左反射鏡的角度至反射光束分別通過每一個水槽上的光闌，使反射光束分別與各個水槽長度方向的側壁平行，使每個左反射鏡的反射光束分別在每個水槽水面上的入射點位于水槽對角線相交的中心位置，每束反射光束與所入射水槽內水面的入射角為88. 5°。3、在光學平臺臺面中心線在地面上垂直投影線右方的延長線上，距投影線右端 50cm處,用質量為500g的帶圓錐體橡膠頭的重錘，由IOcm高處自由落下單擊地面,地面振動弓I起光學平臺上表面振動，每個水槽內水表面形成水表面波，水表面波對入射激光束產生調制反射，經各個水槽內水表面波調制分別反射到所對應的各個右反射鏡，經各個右反射鏡反射到顯示屏上，在顯示屏上呈現出各自對應的干涉條紋。用C⑶攝像頭連續采集顯示屏上的干涉條紋，并轉換成數字信號輸出到計算機， 選擇連續采集的各列干涉條紋中各自條紋個數最多一列干涉條紋，并分別對選擇的干涉條紋個數N計數，計算機按A0 = O. 944 (N-I)-5. 5計算每個水槽所處位置光學平臺受激振幅Atl,單位為μ m，N為各個水槽內水的表面波對入射激光束產生調制反射，在顯示屏上對應呈現的條紋個數最多的一列干涉條紋的個數；比較各個水槽所處位置光學平臺受激振動振幅大小的差異，判斷光學平臺的隔振性能是否一致。本發明裝置具有設計合理、結構簡單、操作方便、生產成本低、測量結果直觀等優點，可用于檢測超大尺度光學平臺隔振性能的一致性。
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I是本發明一個實施例的結構示意圖。
2是圖I的俯視圖。
3是本發明實施例I中分束器5的結構示意圖。
4是實施例I的第一水槽8水面波調制反射激光束所形成的干涉條紋照片。
5是實施例I的第二水槽24水面波調制反射激光束所形成的干涉條紋照片。 6是實施例I的第三水槽23水面波調制反射激光束所形成的干涉條紋照片。 7是實施例I的第四水槽17水面波調制反射激光束所形成的干涉條紋照片。 8是實施例I的第五水槽16水面波調制反射激光束所形成的干涉條紋照片。 9是實施例I的第六水槽15水面波調制反射激光束所形成的干涉條紋照片。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施例。實施例I在圖1、2、3中，本實施例的光學平臺振動特性聲光調制檢測裝置由計算機I、支架
2、(XD攝像頭3、激光器4、分束器5、第一左反射鏡6、光闌7、第一水槽8、第一右反射鏡9、顯示屏10、第四左反射鏡12、第五左反射鏡13、第六左反射鏡14、第六水槽15、第五水槽16、 第四水槽17、第六右反射鏡18、第五右反射鏡19、第四右反射鏡20、第三右反射鏡21、第二右反射鏡22、第三水槽23、第二水槽24、第二左反射鏡25、第三左反射鏡26構成。在光學平臺11臺面上中心線左端設置支架2、右端設置有顯示屏10，支架2上的左側用螺紋緊固聯接件固定聯接安裝有激光器4，激光器4的光出射方向與光學平臺11寬度方向的中心線相重合，激光器4的波長為632. 8nm，激光器4上用螺紋緊固聯接件固定聯接安裝有CXD攝像頭3，CXD攝像頭3通過導線與計算機I相連。激光器4的右側光出射方向支架2上用螺紋緊固聯接件固定聯接安裝的分束器5，分束器5用于將激光器4出射的激光分成波長為632. 8nm的6束激光射出。本實施例的分束器5由光具盒5-1、首端分束反射鏡5-2、一級分束鏡5_3、二級分束鏡5-4、主分束鏡5-5、主反射鏡5-6、三級分束鏡5-7、四級分束鏡5_8、末端分束反射鏡 5-9構成。在支架2上設置有光具盒5-1，光具盒5-1內底板上中部激光束入射口內、激光器4出射光方向上設置有主分束鏡5-5,主分束鏡5-5透射光方向上設置有主反射鏡5-6, 主反射鏡5-6反射光方向上從左到右依次設置的首端分束反射鏡5-2、一級分束鏡5-3、二級分束鏡5-4，主反射鏡5-6反射光方向上從左到右依次設置的三級分束鏡5-7、四級分束鏡5-8、末端分束反射鏡5-9構成，各個分束鏡的半反膜面為光的入射面。在光具盒5-1內首端分束反射鏡5-2、一級分束鏡5-3、二級分束鏡5_4、三級分束鏡5-7、四級分束鏡5-8和末端分束反射鏡5-9的反射光方向上，依次對應地設置有第一左反射鏡6、第二左反射鏡25、第三左反射鏡26、第四左反射鏡12、第五左反射鏡13、第六左反射鏡14，6個左反射鏡用于反射來自分束器5的相對應的入射光,6個左反射鏡可以轉動調整反射光的方向。6個左反射鏡的反射光方向光學平臺11上對應地設置有第一水槽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個水槽中第一水槽8與第六水槽15、第二水槽24與第五水槽16、第三水槽23與第四水槽17，兩兩對稱地排列在光學平臺11中心線的前后兩側，6個水槽為幾何形狀相同的長方形水槽，6個水槽底部的中心線與光學平臺11寬度方向的中心線相平行，一個水槽底部的中心線與相鄰一個水槽的中心向之間的距離相同。每個水槽內裝有水，每個水槽內的水面高度為80mm，每個水槽的左側壁中心線上端左反射鏡的反射光方向上用螺紋緊固聯接件固定聯接安裝有光闌7，光闌 7的孔徑為2. 3_。每個水槽內水表面反射光方向的光學平臺11上對應地設置有第一右反射鏡9、第二右反射鏡22、第三右反射鏡21、第四右反射鏡20、第五右反射鏡19、第六右反射鏡18，6個右反射鏡用于反射來自對應水槽內水表面的反射光，6個右反射鏡可以轉動調整反射光的方向。分束器5出射的6束激光束分別經對應的6個左反射鏡、穿過6個光闌7、 經6個水槽水表面波分別反射到6個右反射鏡，由6個右反射鏡反射到顯示屏10上，在顯示屏10上呈現出6列干涉條紋圖像。采用上述超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置檢測7TBP60-15型光學平臺11 (規格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內分別注入蒸餾水，蒸餾水的水位高度均為80mm。2、分別調整第一左反射鏡6、第二左反射鏡25、第三左反射鏡26、第四左反射鏡 12、第五左反射鏡13、第六左反射鏡14的角度至反射光束分別通過對應的每一個水槽上的光闌7，分別與第一水槽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長度方向的側壁平行，使第一左反射鏡6、第二左反射鏡25、第三左反射鏡26、第四左反射鏡12、第五左反射鏡13、第六左反射鏡14的反射激光束分別在第一水槽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水面上的入射點位于水槽對角線相交的的中心位置，每束入射激光束與所入射水槽內水面的入射角為88. 5°。3、在光學平臺11臺面中心線在地面上垂直投影線右方延長線上，距投影線右端 50cm處,用質量為500g的帶圓錐體橡膠頭的重錘，由IOcm高處自由落下單擊地面，地面振動引起光學平臺11上表面振動，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內水表面形成表面波，水表面波對入射激光束產生調制反射，經第一水槽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內水表面波分別調制反射到所對應的第一右反射鏡9、第二右反射鏡22、第三右反射鏡21、第四右反射鏡
20、第五右反射鏡19、第六右反射鏡18，經第一右反射鏡9、第二右反射鏡22、第三右反射鏡
21、第四右反射鏡20、第五右反射鏡19、第六右反射鏡18反射到顯示屏10上，在顯示屏10 上呈現出各自對應的6列干涉條紋。用CXD攝像頭3按每秒16幅連續采集顯示屏10上的干涉條紋，并轉換成數字信號輸出到計算機I，選擇連續采集的6列干涉條紋中各自條紋個數最多的一列干涉條紋，并分別對選擇的干涉條紋個數計數，其結果如圖4 9所示，圖4為第一水槽8表面波調制反射激光束所形成的干涉條紋，干涉條紋有7個，圖5為第二水槽24表面波調制反射激光束所形成的干涉條紋，干涉條紋有7個，圖6為第三水槽23表面波調制反射激光束所形成的干涉條紋，干涉條紋有7個，圖7為第四水槽17表面波調制反射激光束所形成的干涉條紋， 干涉條紋有7個，圖8為第五水槽16表面波調制反射激光束所形成的干涉條紋，干涉條紋有7個，圖9為第六水槽15表面波調制反射激光束所形成的干涉條紋，干涉條紋有7個，計算機I按下式A0 = O. 944 (N-I)-5. 5計算第一水槽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所處位置光學平臺11受激振動振幅均為O. 16 μ m ;說明所測試的7TBP60-15型光學平臺 11 (6000 X 1500 X 800)的隔振一致性良好。
權利要求
1.一種超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置，其特征在于在光學平臺(11)上中心線左端設置支架(2)、右端設置有顯示屏(10)，支架(2)上的左側設置有激光器(4)，激光器(4)的波長為632.8nm，激光器(4)上設置有通過導線與計算機(I)相連的C⑶攝像頭(3)，激光器(4)的右側沿光學平臺(11)長度方向中心線光出射方向支架(2)上設置有分束器(5)，光學平臺(11)上分束器(5)的激光射出方向上至少設置有6個偶數的左反射鏡，左反射鏡的光反射方向光學平臺(11)上設置有與左反射鏡個數相同的內裝有水的水槽，每個水槽的左側壁中心線上端左反射鏡的反射光方向上設置有光闌(7)，每個水槽內水表面反射光方向的光學平臺(11)上設置有與左反射鏡個數相同的右反射鏡，6個右反射鏡反射光方向的光學平臺(11)中心線的右端設置有顯示屏(10)。
2.按照權利要求I所述的超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置，其特征在于 所述的水槽對稱地排列在光學平臺(11)寬度方向中心線的前后兩側。
3.按照權利要求I或2所述的超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置，其特征在于所述的水槽為幾何形狀相同的長方形水槽，每個水槽內的水面高度相同。
4.按照權利要求I所述的超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置，其特征在于 所述的光闌(7)的孔徑為2. 3mm。
5.一種使用權利要求I超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置的檢測方法，其特征在于它是由下述步驟組成A.在至少6個偶數的水槽內分別注入蒸餾水，蒸餾水的水位高度均為80mm；B.分別調整與水槽個數相同的左反射鏡的角度至反射光束分別通過每一個水槽上的光闌(X)，使反射光束分別與各個水槽長度方向的側壁平行，使每個左反射鏡的反射光束分別在每個水槽水面上的入射點位于水槽對角線相交的中心位置，每束反射光束與所入射水槽內水面的入射角為88.5° C.在光學平臺(1)1臺面中心線在地面上垂直投影線右方的延長線上，距投影線右端 50cm處,用質量為500g的帶圓錐體橡膠頭的重錘，由IOcm高處自由落下單擊地面，地面振動引起光學平臺(11)上表面振動，每個水槽內水表面形成水表面波，水表面波對入射激光束產生調制反射，經各個水槽內水表面波調制分別反射到所對應的各個右反射鏡，經各個右反射鏡反射到顯示屏(10)上，在顯示屏(10)上呈現出各自對應的干涉條紋；用CCD攝像頭(3)連續采集顯示屏(10)上的干涉條紋，并轉換成數字信號輸出到計算機(I)，選擇連續采集的各列干涉條紋中各自條紋個數最多一列干涉條紋，并分別對選擇的干涉條紋個數N計數，計算機(I)按A0 = O. 944 (N-I)-5. 5計算每個水槽所處位置光學平臺(11)受激振幅Atl，單位為ym，N為各個水槽內水的表面波對入射激光束產生調制反射，在顯示屏(10)上對應呈現的條紋個數最多的一列干涉條紋的個數；比較各個水槽所處位置光學平臺(11)受激振動振幅大小的差異，判斷光學平臺(11)的隔振性能是否一致。
全文摘要
一種超大尺度光學平臺隔振性能一致性檢測裝置，在光學平臺上中心線左端設置支架、右端設置有顯示屏，支架上的左側設置有激光器，激光器的波長為632.8nm，激光器上設置有通過導線與計算機相連的CCD攝像頭，激光器的右側沿光學平臺長度方向中心線光出射方向支架上設置有分束器，光學平臺上分束器的激光射出方向上至少設置有6個偶數的左反射鏡，左反射鏡的光反射方向光學平臺上設置有與左反射鏡個數相同的內裝有水的水槽，每個水槽的左側壁中心線上端左反射鏡的反射光方向上設置有光闌，每個水槽內水表面反射光方向的光學平臺上設置有與左反射鏡個數相同的右反射鏡，6個右反射鏡反射光方向的光學平臺中心線的右端設置有顯示屏。
文檔編號G01M7/02GK102607788SQ20121008308
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者張宗權, 楊宗立, 苗潤才, 許佳婷 申請人:西安航空技術高等專科學校