一種利用雙光柵測量微弱振動裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，包括信號輸出接口、數字顯示器、蜂鳴器、音叉、激光信號接收器、動光柵、靜光柵和半導體激光發生器；從半導體激光發生器發出激光信號，經靜光柵和動光柵產生衍射條紋，投射到激光信號接收器；由于雙光柵緊貼，激光束具有一定寬度故該光束能平行疊加，這樣就直接而又簡單地形成了光拍；音叉用于產生微弱振動；光源發出的光束經雙光柵產生干涉衍射條紋，通過連續改變音叉的質量分布得到微弱位移量隨音叉質量分布的變化曲線，從而得到準確的微弱振動位移量。本實用新型實現了對不同發生源產生的微弱振動和連續改變音叉質量分布得到的微弱振動的測量，具有適用范圍廣、操作簡單和測量精度高的特點。
【專利說明】
一種利用雙光柵測量微弱振動裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種微弱振動測量領域，具體地說，涉及一種通過改變音叉有效質量來測量微弱振動的裝置。
【背景技術】
[0002]目前，對于微弱振動的精密測量問題是自動化、機械化等領域經常面臨的一個問題。在以往有關研究音叉質量分布對微弱振動的影響的實驗測量中利用小棒放在音叉固定的插孔上來改變音叉的有效質量或者利用橡皮泥粘著在音叉的固定插孔上。小棒質量過輕，適用性較差，且不能穩定在音叉上，會使拍頻波產生毛刺;而使用橡皮泥則不能重復利用，且實驗時間延長，橡皮泥會變干。這樣除了帶來操作上的繁瑣外，還會使測量精度降低。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型正是為了解決上述技術問題而設計的一種利用雙光柵測量微弱振動
目.ο
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種利用雙光柵測量微弱振動裝置，包括信號輸出接口、數字顯示器、蜂鳴器、音叉、激光信號接收器、動光柵、靜光柵和半導體激光發生器;從半導體激光發生器發出激光信號，經過靜光柵和動光柵產生衍射條紋，投射到激光信號接收器;音叉上有個負重調節旋鈕可以連續調節音叉的質量分布，通過增減墊片來改變音叉的有效質量，螺絲用以固定負重調節旋鈕的位置，螺絲擰手用以調節螺絲，夾片用以固定螺絲位置；蜂鳴器驅動音叉振動，動光柵固定在音叉末端;靜光柵與動光柵平行構成雙光柵，靜光柵通過位置調節螺母微調其位置;半導體激光發生器通過激光發生器位置調節螺母調整其位置，通過激光功率調節旋鈕調節激光強度;信號輸出接口包括Yl、Y2和)(接口，Y1接拍頻信號，Υ2接音叉驅動信號，X為示波器提供“外觸發”掃描信號；數字顯示器包括功率調節顯示和頻率調節顯示，用于顯示當前的頻率和功率。
[0006]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其音叉驅動信號經頻率粗調螺旋、頻率細調螺旋和功率調節螺旋連接到蜂鳴器。
[0007]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其示波器為數字示波器，通過測量激光信號接收器上的信號，讀取拍頻波個數。
[0008]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其螺絲、螺絲擰手和夾片為質量較輕的塑料部件。
[0009]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其夾片中間有螺紋，螺絲可以固定在其上。
[0010]本實用新型的有益效果是克服了小棒顫動和橡皮泥不夠準確等因素對微弱振動測量的影響，能夠實現對不同發生源產生的微弱振動的測量，以及連續改變音叉質量分布得到的微弱振動的測量，具有適用范圍廣、操作簡單和測量精度高的特點。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本實用新型測量裝置的示意圖。
[0012]圖2為本實用新型測量裝置局部A放大示意圖。
[0013]圖3為圖2a_a方向剖面圖。
[0014]圖4為圖2b_b方向剖面圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0016]如圖1一4所示，本實用新型一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，包括信號輸出接口 1、數字顯不器2、蜂鳴器3、音叉20、激光信號接收器8、動光柵10、靜光柵11和半導體激光發生器13;從半導體激光發生器13發出激光信號，經過靜光柵11和動光柵10產生衍射條紋，投射到激光信號接收器8;音叉20上有個負重調節旋鈕9可以連續調節音叉20的質量分布，通過增減墊片18來改變音叉20的有效質量，螺絲16用以固定負重調節旋鈕9的位置，螺絲擰手17用以調節螺絲16，夾片19用以固定螺絲位置;蜂鳴器3驅動音叉20振動，動光柵10固定在音叉20末端;靜光柵11與動光柵10平行構成雙光柵，靜光柵11通過位置調節螺母12微調其位置;半導體激光發生器13通過激光發生器位置調節螺母14調整其位置，通過激光功率調節旋鈕15調節激光強度;信號輸出接口 I包括Yl、Y2和對妾口，Yl接拍頻信號，Y2接音叉驅動信號，X為示波器提供“外觸發”掃描信號;數字顯示器2包括功率調節顯示和頻率調節顯示，用于顯示當前的頻率和功率。
[0017]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其音叉驅動信號經頻率粗調螺旋4、頻率細調螺旋5和功率調節螺旋6連接到蜂鳴器3。
[0018]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其示波器為數字示波器，通過測量激光信號接收器8上的信號，讀取拍頻波個數。
[0019]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其螺絲16、螺絲擰手17和夾片19為質量較輕的塑料部件。
[0020]所述一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其夾片19中間有螺紋，螺絲16可以固定在其上。
[0021]儀器原理為:當激光平面波垂直入射到位相光柵(衍射光柵)上時，由于光柵的衍射干涉作用而發生衍射，在遠場(無限遠處或透鏡的焦平面上)形成衍射圖樣。如果由于光柵在某一特定方向以速度V移動著，則出射的衍射波的波陣面也以速度V在同一方向移動。則移動的位相光柵的η級衍射光波，相對于靜止的位相光柵有一個多普勒頻移。光的頻率非常高，為了要從光頻中檢測出多普勒頻移量，必須采用“拍”的方法。即把已頻移的和未頻移的光束互相平行疊加，形成光拍。本實驗形成光拍的方法是采用兩片完全相同的光柵平行緊貼，一片11靜止(固定在底座上)，另一片10相對移動(固定在音叉上隨音叉振動而上下運動)ο激光通過雙光柵后各自形成衍射光波在光柵后還要相互疊加，在遠場為兩種以上平行光束的疊加。移動的光柵10起頻移作用，而靜止不動光柵11起衍射作用，故通過雙光柵后出射的衍射光包含了兩種以上不同頻率而又平行的光束，由于雙光柵緊貼，激光束具有一定寬度故該光束能平行疊加，這樣就直接而又簡單地形成了光拍。當此光拍訊號進入光電檢測器，可得到光拍訊號的頻率，光拍訊號的頻率與光頻率無關，且當光柵密度為常數時，只正比于光柵移動速度，如果把動光柵10粘在音叉上，則動光柵10是周期性變化的，所以光拍信號頻率也是隨時間而變化的，由音叉驅動器驅動音叉產生的微弱振動的位移振幅可直接在示波器的熒光屏上計算波形數而得到。在微弱振動的測量中，影響因素有音叉20的振動頻率，驅動功率，音叉質量分布等等，本實用新型重點研究音叉質量分布這個影響因素。
[0022]具體測量過程為:首先打開電源開關7，調節激光發生器位置調節螺母14與激光功率調節旋鈕15得到合適的激光，調節靜光柵位置調節螺母12使動光柵10與靜光柵12的刻痕處于平衡狀態。從半導體激光發生器13發出激光信號，經過靜光柵11和動光柵10發生上述的衍射，產生衍射條紋，固定頻率粗調螺旋4、頻率細調螺旋5和功率調節螺旋6，調節負重調節旋鈕9以連續改變音叉20的質量分布，或增減墊片18來改變音叉20的有效質量，從數字示波器上讀取拍頻波個數，計算求得微弱振動，得到了微弱位移量隨音叉質量分布的較準確的數據。
[0023]對于本領域的技術人員應該理解，本發明中的半導體激光發生器13僅作為光源，提供發生衍射的光束，其它能夠提供單色光的光源也可使用;所述的數字示波器作為讀取拍頻波個數和微弱振動位移量的一種工具，其它能夠讀取拍頻波個數和微弱振動位移量變化的元件也可使用;所述的音叉20作為微弱振動的提供裝置，其它能夠提供微弱振動的元件也可利用此實現對其質量分布的連續改變，可測的準確的微弱振動。
[0024]該裝置適用于螺絲16、螺絲擰手17、夾片19等零件質量較輕的儀器，建議這些零件的材料選擇塑料，否則無法實現通過增減墊片18來改變音叉20有效質量，同時對微弱振動的測量誤差也較大。
[0025]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下得出的其他任何與本實用新型相同或相近似的產品，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，包括信號輸出接口(I)、數字顯示器(2)、蜂鳴器(3)、音叉(20)、激光信號接收器(8)、動光柵(10)、靜光柵(11)和半導體激光發生器(13);其特征在于:從半導體激光發生器(13)發出激光信號，經過靜光柵(11)和動光柵(10)產生衍射條紋，投射到激光信號接收器(8);音叉(20)上有個負重調節旋鈕(9)可以連續調節音叉(20)的質量分布，通過增減墊片(18)來改變音叉(20)的有效質量，螺絲(16)用以固定負重調節旋鈕(9)的位置，螺絲擰手(17)用以調節螺絲(16)，夾片(19)用以固定螺絲位置;蜂鳴器(3)驅動音叉(20)振動，動光柵(10)固定在音叉(20)末端;靜光柵(11)與動光柵(10)平行構成雙光柵，靜光柵(11)通過位置調節螺母(12)微調其位置;半導體激光發生器(13)通過激光發生器位置調節螺母(14)調整其位置，通過激光功率調節旋鈕(15)調節激光強度;信號輸出接口( I)包括Yl、Y2和對妾口，Yl接拍頻信號，Υ2接音叉驅動信號，X為示波器提供“夕卜觸發”掃描信號；數字顯示器(2)包括功率調節顯示和頻率調節顯示，用于顯示當前的頻率和功率。2.根據權利要求1所述的一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其特征在于:音叉驅動信號經頻率粗調螺旋(4)、頻率細調螺旋(5)和功率調節螺旋(6)連接到蜂鳴器(3)。3.根據權利要求1所述的一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其特征在于:示波器為數字示波器，通過測量激光信號接收器(8)上的信號，讀取拍頻波個數。4.根據權利要求1所述的一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其特征在于:螺絲(16)、螺絲擰手(17)和夾片(19)為塑料部件。5.根據權利要求1所述的一種利用雙光柵測量微弱振動裝置，其特征在于:夾片(19)中間有螺紋，螺絲(16)可以固定在其上。
【文檔編號】G01H9/00GK205580589SQ201620314250
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】鄭志遠, 范菁津, 邱文杰
【申請人】中國地質大學（北京）