[实用新型]扭转角的激光测量装置

说明书

本实用新型属于物理测试仪器领域，尤其涉及试件或扭转零部件的动态微扭转角的测量装置。

对于试件或零部件扭转角的测定目前广泛采用以光杠杆原理设计的测定装置。这种装置是在扭转部件上附加一反映扭转角度变化的小凹面镜，用平行光源照射到该小镜上；当部件偏转时，利用光的直线传播及通过在小面镜上的反射光程的增加使偏转的微小角度得以放大，并在有刻度的毛玻璃尺上人工读数。这种俗称灯尺装置的仪器虽然是一种广泛用于测量微小扭变的简易装置，而且由于利用几何光学的相似原理使放大率在一定的光程范围内具有稳定可靠的特点，但是尚存在以下不足：（1）通过反射镜反射在刻度尺上的光标须人工观察，因而使测试人员易疲劳，并带有人为误差；（2）由于普通光线易发散，尺镜的距离（光程）实际上仅在一个固定范围内才能得到清晰的光标，因而放大倍数有限，导致精确度很有限；（3）该装置须在暗室或设置专门的遮避光通道才能测试，因而在使用上带来诸多不变。

基于已有扭转角测定装置的不足本实用新型提供一种具有精确度高、使用方便、应用范围广的微扭转角的测定装置。

为了实现上述目的本实用新型提供的扭转角的激光测量装置是通过下述方式达到的：该装置包含光源和反射镜，其特点是光源采用激光枪，激光枪与反射镜之间设置扩束器及光栏，反射镜的反射方向上设置光电转换器，该光电转换器通过导线与接收放大器相联。

下面对本实用新型予以详细描述：

按照图1所示的结构示意图，扭转角的激光测量装置包括光源（2）、扩束器（3）、光栏（4）、反射镜（5）、光电转换器（7）及接收放大器（8），扩束器由凹透镜和凸透镜制成，反射镜采用凹面镜，并在光电转换器前设置暗盒（6）。光源采用激光枪发射出激光，该激光枪可以采用氦氖激光枪，并由稳压电源（1）供给稳定电压以保证发射出的激光束稳定。激光枪发出的激光由扩束器进行扩束与聚焦后通过光栏，使反射镜上所照射到的激光为一束平行而高强度的单色光束，而且根据被测部件上的反射镜大小及距离扩束器还可以调出合适的光束及光强，使反射到光电转换器上的光强调整到最佳为止。光电转换器可以安装在三度微调的调节架上，而设置在其前方的黑色小暗盒可防止杂散光的进入，以便有助于提高光电转换器的分辩率。设置在被测部件的反射镜采用的凹面镜优越于平面镜，其曲率是由所需的灵敏度来决定的，光电转换器将光信号转变成电信号输出，其输出信号通过导线输入到接收放大器进一步放大，并且其放大信号通过记录仪或显示器等仪器上实时显示。

上述的扭转角的激光测量装置，光电转换器可以采用光电池，该光电池为圆形光电池或对角型光电池之一。圆型光电池结构按照图2所示，在圆形绝缘片（10）上设有两个半圆形工作面（11），该工作面通常选用硅光片，两个硅光片之间设置绝缘分离线（12），工作面接收的光转换成电的方式由引线（9）输出。对角型光电池结构按照图3所示，工作面（13）为呈三角形的两个硅光片以角对称的方式布置，硅光片的两则各设有引线（14）。光电转换器采用圆形光电池或对角型光电池时，测量前须将被测部件上的反射镜反射光标调整到绝缘分离线或对角处附近，随着被测部件的扭变反射光束在光电池工作面上移动，因而光电池将扭变的光信号以电信号方式输出。

光电转换器采用光电池时还可以选用光栅式光电池，其结构按照图4所示，由多个光电池组组成，每组光电池由四片独立的光敏单元组成，每片均有独立的引线。这种结构的光电池实际上以相同间距布置的每一光电池组是由普通光电池均匀分割成四片，每片之间均设有绝缘细线，每片均有独立的引线而组成。这样的结构保证了相邻光电池组及每组光电池单元之间光束过渡时的精度，其精度由每组光电池单元的绝缘细线宽度决定。

光电转换顺采用上述的光电池时，接收放大器可以采用下述的放大电路将所输入的电信号进行放大，即按照图5所示，该放大电路为在运算放大器LM上的两个正负信号极上分别与分压电阻R₁、R₂相联，R₁所联的LM负信号极与LM的输出端之间串联固定反馈电阻R₃和用于调整放大倍数及反馈量大小的可变电阻R₄，而LM的正负电源极上分别配置相应的电压，该电压一般为±15V。由于光栅光电池为由四个光电单元组成的多组光电池，因而每光电池组的放大电路为由四个上述的放大电路相并联组成，即由四个LM来实现的放大电路。为了防止干扰信号及减少信号的失真量，光电转换器与接收放大器之间可联接共模式抗干扰电路。