[发明专利]基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统线性度比对装置和方法

权利要求书

1.基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对装置，包括F-P标准具干涉测量系统(6)、面阵器件(7)、支架(8)、矩形等截面梁(9)、悬臂梁固定结构(14)和应力加载系统(15)，其特征在于：

支架(8)一端固定在光学隔振平台(16)上，另一端用于放置F-P标准具干涉测量系统(6)，面阵器件(7)固定在矩形等截面梁(9)上，面阵器件(7)布置在F-P标准具干涉测量系统(6)前且与F-P标准具干涉测量系统(6)处于同一光轴中用于成像，面阵器件(7)接收表面与F-P标准具干涉测量系统(6)的光轴垂直，悬臂梁固定结构(14)将矩形等截面梁(9)以悬臂梁结构固定，应力加载系统(15)通过对应力F的改变从而改变矩形等截面梁(9)端面的形变大小；

当应力加载系统(15)使作用于矩形等截面梁(9)端面上的应力F发生变化时，矩形等截面梁(9)端面上的面阵器件(7)的位置发生变化，从而改变F-P标准具干涉测量系统(6)的干涉圆环在面阵器件(7)上的成像位置，计算矩形等截面梁(9)自由端的应变大小，F-P标准具干涉测量系统(6)采用应力F变化前后干涉圆环圆心坐标的变化来计算位移的变化量，以应力变化量为横坐标，以圆心位移变化量与矩形等截面梁(9)自由端的应变量为因变量画出各自的线性曲线，通过对两条曲线的比较，完成线性度的比对。

2.根据权利要求1所述的基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对装置，其特征在于：所述的F-P标准具干涉测量系统(6)依次包括激光光源(1)、扩束镜(2)、毛玻璃(3)、F-P标准具(4)和透射物镜(5)，扩束镜(2)将激光光源(1)发出的光束变成平行光，平行光经过毛玻璃(3)后均匀的进入F-P标准具(4)，光束在F-P标准具(4)出射面上产生系列标准圆锥光束，最后经透射物镜(5)后成像在面阵器件(7)。

3.根据权利要求1所述的基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对装置，其特征在于：所述的悬臂梁固定结构(14)包括固定在光学隔振平台(16)上的V形槽(12)，放置在V形槽(12)上的光洁度非常好的圆柱销(13)以及用于紧固矩形等截面梁(9)的带有双层弹簧垫圈的螺钉(10)和压板(11)。

4.根据权利要求1所述的基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对装置，其特征在于：所述的矩形等截面梁(9)在其受力点处有一个小凹槽，其大小刚好卡入一根钢丝线。

5.根据权利要求1所述的基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对装置，其特征在于：所述的支架(8)在矩形等截面梁(9)的受力点正下方处存在一个圆柱型空心。

6.根据权利要求1所述的基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对装置，其特征在于：所述的应力加载系统(15)包括一端悬挂在矩形等截面梁(9)上小凹槽处的钢丝线(17)，另一端穿过支架(8)中的圆柱型空心处后与下方的浮子(18)连接，浮子(18)放置于盛有水且水面上铺有油层的烧杯容器(19)，通过螺旋机构起降台(21)改变烧杯容器(19)的位置，从而改变浮子(18)所受的浮力大小，使得矩形等截面梁(9)所受的应力F的大小改变，数字天平(20)用于测量浮力变化大小。

7.基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统的线性度比对方法，其特征在于：采用权利要求3所述装置，当应力加载系统(15)使作用于矩形等截面梁(9)端面上的应力F发生变化时，端面上面阵器件(7)的位置发生变化，从而改变干涉圆环在面阵器件(7)上的成像位置；利用公式计算矩形等截面梁(9)自由端的应变大小

其中F为所加载的应力大小，需要修正矩形截面梁固定端的圆柱销与矩形等截面梁之间接触变形所产生的应力变化影响，为加载的有效距离，EI是矩形等截面梁的弯曲刚度；F-P标准具干涉测量系统(6)利用应力变化前后干涉圆环圆心位置的变化来计算位移的变化量；以应力变化量为横坐标，以圆心位移变化量与矩形等截面梁(9)自由端的应变量为因变量画出各自的线性曲线，通过对两条曲线的比较，完成线性度的比对。