激光瞬態位移測量裝置制造方法
【專利摘要】激光瞬態位移測量裝置，屬于激光測量位移領域，本實用新型為解決現有接觸式測量位移裝置精度低的問題。本實用新型包括支座、激光發射部、激光接收部和光電轉換器，所述支座包括底座、發射部固定架和接收部固定架，底座上平行設置發射部固定架和接收部固定架，發射部固定架和接收部固定架與底座垂直，發射部固定架和接收部固定架之間為待測物位移監測區域，且底座、發射部固定架和接收部固定架為一體件；發射部固定架上設置有激光發射部，接收部固定架上設置有激光接收部，激光發射部的出光側正對著激光接收部的入光側，激光發射部發射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號輸出端與光電轉換器的光信號輸入端相連，光電轉換器輸出電位移信號。
【專利說明】激光瞬態位移測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光瞬態位移測量裝置，屬于激光測量位移領域。
【背景技術】
[0002]以往采用的接觸式測量系統有的會在被檢測材料的表面造成劃痕和損傷，測量到的數據甚至不太準確，因而在需要經常測量的場合其使用受到限制。此外，接觸式測量系統還會由于磨損作用而造成額外的維修保養成本。因此，非接觸法測試系統的使用顯的尤為重要。
[0003]目前，測位移裝置系統精度不夠，操作繁雜，裝置龐大不易攜帶，已經無法滿足使用者的需求。
【發明內容】
[0004]本實用新型目的是為了解決現有接觸式測量位移裝置會給被檢測材料的表面造成劃痕和損傷，無法準確測量有效數據，精度低、操作繁雜的問題，提供了一種激光瞬態位移測量裝置。
[0005]本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置，它包括支座、激光發射部、激光接收部和光電轉換器，
[0006]所述支座包括底座、發射部固定架和接收部固定架,底座上平行設置發射部固定架和接收部固定架，發射部固定架和接收部固定架與底座垂直，發射部固定架和接收部固定架之間為待測物位移監測區域，且底座、發射部固定架和接收部固定架為一體件；
[0007]發射部固定架上設置有激光發射部，接收部固定架上設置有激光接收部，激光發射部的出光側正對著激光接收部的入光側，
[0008]激光發射部發射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號輸出端與光電轉換器的光信號輸入端相連，光電轉換器輸出電位移信號。
[0009]本實用新型的優點:本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置測量精度高，系統動態響應高，尤其在動態實驗中對試件形變位移的測量，使用十分方便，而且測量到的位移數據準確度高，攜帶方便，操作簡單使用方便，只需接通AC220V電源，把支座安放在需要測量位移的位置，就可進行瞬態位移測量，成本低，而且大大減小了使用者的負荷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置線激光形成的原理圖。
[0011]圖2是本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置的三維示意圖。
[0012]圖3是本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置的剖視三維圖。
[0013]圖4是本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置的結構示意圖。
[0014]圖5是本實用新型所述激光瞬態位移測量裝置應用于Hopkinson桿單桿撞擊動態位移的測量。【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:下面結合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式所述激光瞬態位移測量裝置，它包括支座、激光發射部、激光接收部和光電轉換器14，
[0016]所述支座包括底座1、發射部固定架2和接收部固定架3，底座I上平行設置發射部固定架2和接收部固定架3，發射部固定架2和接收部固定架3與底座I垂直，發射部固定架2和接收部固定架3之間為待測物位移監測區域，且底座1、發射部固定架2和接收部固定架3為一體件；
[0017]發射部固定架2上設置有激光發射部，接收部固定架3上設置有激光接收部，激光發射部的出光側正對著激光接收部的入光側，
[0018]激光發射部發射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號輸出端與光電轉換器14的光信號輸入端相連，光電轉換器14輸出電位移信號。
[0019]【具體實施方式】二:下面結合圖1、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，激光發射部包括發射部柱形套筒4、激光器6和發射部匯聚凸透鏡8，
[0020]發射部柱形套筒4穿過發射部固定架2的端部，發射部柱形套筒4的入光側端口設置激光器6，發射部柱形套筒4的出光側端口設置發射部匯聚凸透鏡8 ;激光器6設置在發射部匯聚凸透鏡8的焦點處；激光器6發射的激光透射過發射部匯聚凸透鏡8后輸出平打激光束。
[0021]激光器6通過激光器套筒7固定設置在發射部柱形套筒4的入光側端口。激光器套筒7嵌入發射部柱形套筒4的入光側端口內，激光器套筒7的外圓表面與發射部柱形套筒4的入光側端口的內圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。
[0022]發射部匯聚凸透鏡8通過發射部透鏡固定套筒9固定設置在發射部柱形套筒4的出光側端口。發射部透鏡固定套筒9嵌入發射部柱形套筒4的出光側端口內，發射部透鏡固定套筒9的外圓表面與發射部柱形套筒4的出光側端口的內圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。
[0023]激光器6發射的激光在發射部柱形套筒4內向前行進，至發射部柱形套筒4出光側的發射部匯聚凸透鏡8，發散光被發射部匯聚凸透鏡8透射后輸出平行光。
[0024]發射部柱形套筒4可拆卸安裝于發射部固定架2上，如圖3所示。
[0025]【具體實施方式】三:下面結合圖1、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式對實施方式一或二作進一步說明，激光接收部包括接收部柱形套筒5、接收部匯聚凸透鏡10和接收器12，
[0026]接收部柱形套筒5穿過接收部固定架3的端部，接收部柱形套筒5的入光側端口設置接收部匯聚凸透鏡10，接收部柱形套筒5的出光側端口設置接收器12 ;接收器12設置在接收部匯聚凸透鏡10的焦點處，接收部匯聚凸透鏡10將發射部匯聚凸透鏡8輸出的平行激光束匯聚后，入射至接收器12的光敏面上。
[0027]接收部匯聚凸透鏡10通過接收部透鏡固定套筒11固定設置在接收部柱形套筒5的入光側端口。接收部透鏡固定套筒11嵌入接收部柱形套筒5的入光側端口內，接收部透鏡固定套筒11的外圓表面與接收部柱形套筒5的入光側端口的內圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。[0028]接收器12通過接收器套筒13設置在接收部柱形套筒5的出光側端口。接收器套筒13嵌入接收部柱形套筒5的出光側端口內，接收器套筒13的外圓表面與接收部柱形套筒5的出光側端口的內圓表面相接觸，二者之間通過螺釘固定。
[0029]接收部柱形套筒5可拆卸安裝于接收部固定架3上，如圖3所示。
[0030]【具體實施方式】四:本實施方式對實施方式一、二或三作進一步說明，它還包括示波器15,光電轉換器14的電位移信號輸出端與不波器15的顯不信號輸入端相連。
[0031]【具體實施方式】五:下面結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式給出一個具體實施例。
[0032]發射部匯聚凸透鏡8和接收部匯聚凸透鏡10的焦距均為210mm，發射部匯聚凸透鏡8和接收部匯聚凸透鏡10之間的距離為170mm，激光器6發出的發散光經過發射部匯聚凸透鏡8后，激光經過第一個匯聚凸透鏡后形成寬40_，厚約2_的激光線(平行激光束)；該激光線行進至100mm± 20mm區間位置時，形成寬40mm、厚度0.3mm?0.5mm之間的線激光(平行激光束)，距發射部匯聚凸透鏡8100mm±20mm區間為監測區間，監測線激光通光量的變化得到擋光部分(或者通光部分)的位移。發射部匯聚凸透鏡8和接收部匯聚凸透鏡10之間的距離為170mm，以保證監測結果的最佳性。
[0033]激光線經過接收部匯聚凸透鏡10后，聚焦到接收器12上，再經光電轉換器14把光信號轉變為電壓信號，最后由不波器15米集相應位移的電壓信號。線激光長度的變化(Ad)就對應著光電轉換器的輸出電壓變化(AU)，(Ad)與(AU)成高度線性關系。
[0034]圖5是本實施方式所述激光瞬態位移測量裝置應用于Hopkinson桿單桿撞擊動態位移的測量。線激光長度的變化(Ad)就對應著光電轉換器的輸出電壓變化(AU)，(Ad)與(AU)成高度線性關系。實驗測量時，實施方式所述激光瞬態位移測量裝置的底座I直接安放在Hopkinson桿的末端，外接AC220V電源即可開始位移測量，子彈撞擊入射桿產生壓縮波脈沖，壓縮波脈沖到達入射桿自由端面時反射成拉伸波脈沖，自由端面開始移動，所述激光瞬態位移測量裝置的示波器15采集到相應位移的電壓信號，如圖5中的第一個上升沿階段；當反射拉伸波脈沖完全離開自由端面后，自由端面停止移動。拉伸波脈沖到達撞擊端后又反射成壓縮波脈沖，壓縮波脈沖到達自由端面后又反射成拉伸波脈沖，自由端面又開始移動，示波器15采集到相應位移的電壓信號，如圖5中的第二個上升沿階段；第一個上升沿階段與第二個上升沿階段之間的平臺段的時間，就是第一個拉伸波離開自由端時到第二個壓縮波到達自由端面時所需要的時間，這一平臺是因為自由端面處于停止狀態，沒有產生位移，因此示波器15采集到的位移電壓信號值不變；沖擊波在入射桿中的來回反射傳播，使得產生階梯式的平臺電壓信號。
【權利要求】
1.激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，它包括支座、激光發射部、激光接收部和光電轉換器(14)， 所述支座包括底座(I)、發射部固定架(2)和接收部固定架(3)，底座(I)上平行設置發射部固定架(2)和接收部固定架(3)，發射部固定架(2)和接收部固定架(3)與底座(I)垂直，發射部固定架(2)和接收部固定架(3)之間為待測物位移監測區域，且底座(I )、發射部固定架(2)和接收部固定架(3)為一體件； 發射部固定架(2)上設置有激光發射部，接收部固定架(3)上設置有激光接收部，激光發射部的出光側正對著激光接收部的入光側， 激光發射部發射的平行光束由激光接收部接收，激光接收部的光信號輸出端與光電轉換器(14)的光信號輸入端相連，光電轉換器(14)輸出電位移信號。
2.根據權利要求1所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，激光發射部包括發射部柱形套筒(4)、激光器(6)和發射部匯聚凸透鏡(8)， 發射部柱形套筒(4)穿過發射部固定架(2)的端部，發射部柱形套筒(4)的入光側端口設置激光器(6)，發射部柱形套筒(4)的出光側端口設置發射部匯聚凸透鏡(8);激光器(6)設置在發射部匯聚凸透鏡(8)的焦點處；激光器(6)發射的激光透射過發射部匯聚凸透鏡(8)后輸出平行激光束。
3.根據權利要求2所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，激光器(6)通過激光器套筒(7)固定設置在發射部柱形套筒(4)的入光側端口。
4.根據權利要求2所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，發射部匯聚凸透鏡(8)通過發射部透鏡固定套筒(9)固定設置在發射部柱形套筒(4)的出光側端口。
5.根據權利要求2所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，激光接收部包括接收部柱形套筒(5)、接收部匯聚凸透鏡(10)和接收器(12)， 接收部柱形套筒(5)穿過接收部固定架(3)的端部，接收部柱形套筒(5)的入光側端口設置接收部匯聚凸透鏡(10)，接收部柱形套筒(5)的出光側端口設置接收器(12);接收器(12)設置在接收部匯聚凸透鏡(10)的焦點處，接收部匯聚凸透鏡(10)將發射部匯聚凸透鏡(8 )輸出的平行激光束匯聚后，入射至接收器(12 )的光敏面上。
6.根據權利要求5所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，接收部匯聚凸透鏡(10)通過接收部透鏡固定套筒(11)固定設置在接收部柱形套筒(5)的入光側端口。
7.根據權利要求5所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，接收器(12)通過接收器套筒(13)固定設置在接收部柱形套筒(5)的出光側端口。
8.根據權利要求1所述激光瞬態位移測量裝置，其特征在于，它還包括示波器(15)，光電轉換器(14)的電位移信號輸出端與不波器(15)的顯不信號輸入端相連。
【文檔編號】G01B11/02GK203572440SQ201320739279
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】張偉, 蔡宣明, 張欣宇, 祁楷峰 申請人:哈爾濱工業大學