低頻微振動聲光調製檢測裝置的製作方法

2023-05-10 07:38:46

專利名稱：低頻微振動聲光調製檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬于振動測量技術領域，具體涉及低頻微振動聲光調製檢測裝置
背景技術：
近年來，低頻微小振動測試技術的研究受到了越來越多的重視。目前測量微小振動的主要裝置有機械式測量、電氣式測量和光學式測量裝置三種類型。機械式測量裝置的抗幹擾能力強，但測量的頻率範圍、動態範圍和線性範圍窄，測量精度不高；電氣式測量裝置靈敏度高，但難於絕緣處理，易受電磁場幹擾，難以達到安全生產的目的；光學測量裝置主要有光學全息振動測量儀、雷射幹涉測量裝置、光學斜率掃描測量儀。光學全息振動測量儀可以對振動物進行非接觸全場測量，但不能實時測量，且操作過程複雜，對環境要求苛亥IJ，難於在工程實際中應用；雷射幹涉測量裝置可以對微小振動進行高精度測量，但正是由於高靈敏性對測量環境條件要求非常苛，尤其光程較大時，測量無法進行；光學斜率掃描測量儀雖然相對簡單，但要求待測物必須為光學面，且測量精度較低。當前，在振動量技術領域，迫切需要提供一種結構簡單、測試簡便、可實時動態檢測低頻微振動的檢測裝置。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於克服上述低頻微小振動測量裝置存在的不足，提供一種結構簡單、使用簡便、可實時動態測量低頻微振動的低頻微振動聲光調製檢測裝置。解決上述技術問題所採用的技術方案是在支架上設置隔震墊、隔震墊上設置有水箱，水箱的上端設置安裝有注水管蓋的注水管，水箱左側壁上設置安裝有半導體雷射器的託架、水箱左側壁半導體雷射器的雷射出射方向設置有光闌和位於光闌上方的CCD攝像頭，CCD攝像頭通過導線與計算機相連，水箱前側壁上設置有液位視窗，水箱底部中心孔上設置有與水箱內相聯通的探管，探管下端內設置有永久磁體。本發明的探管為橡膠軟管，永久磁體設置在橡膠軟管內下端。本發明的探管為在兩根直管之間聯通有可隔振的波紋管，上面一根直管的上端設置在水箱底部的中心孔上，下面一根直管下端內設置有永久磁體。本發明的永久磁體上表面與水箱內水面的垂直距離為150mm。本發明的水箱底部中心孔的孔徑為10mm。本發明的半導體雷射器的波長為635nm。本發明的水箱內橫截面為IOXlOcm2的正方形。本發明的水箱為不透光水箱。本發明的光闌的孔徑為2. 3mm。本發明與現有的低頻微振動檢測裝置相比，具有結構簡單、操作簡便、可實時動態監測振動特性的優點，可用於測試低頻振動體的振幅和頻率。


圖I是本發明實施例I的結構示意圖。圖2是按照本發明實施例I檢測得到的幹涉條紋圖像。
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，但本發明不限於這些實施例。實施例I在圖I中，本實施例的低頻微振動聲光調製檢測裝置由計算機I、託架2、半導體雷射器3、CXD攝像頭4、上蓋5、注水管蓋6、注水管7、水箱8、液位視窗9、隔震墊10、支架11、永久磁體12、探管13、光闌14聯接構成。在支架11的上表面用膠粘接有隔震墊10，隔震墊10起隔震作用，隔震墊10上表面放置有水箱8。本實施例的水箱8為不透光水箱，水箱8內橫截面為IOX IOcm2的正方形，水箱8的上端用螺紋緊固聯接件固定聯接有上蓋5，上蓋5上通過螺紋聯接安裝有注水管7，注水管7上蓋有注水管蓋6，水從注水管7加入到水箱8內，加水後蓋上注水管蓋6。在水箱8左側外壁上用螺紋緊固聯接件固定聯接託架2，託架2上用螺紋緊固聯接件固定聯接有半導體雷射器3，半導體雷射器3的波長為635nm。在水箱8的左側壁垂直中線上半導體雷射器3的雷射出射方向用螺紋緊固聯接件固定聯接有光闌14，光闌14的孔徑為2. 3mm。水箱8的左側壁垂直中線上光闌14的上方用螺紋緊固聯接件固定聯接有CCD攝像頭4，CCD攝像頭4通過導線與計算機I相連。水箱8的前側壁上安裝有液位視窗9，液位視窗9上標有液位線，液位視窗9用於觀測水箱8內注水水位到限定高度和雷射束在水面上的入射點位置。水箱8的底部中心位置加工有孔徑為IOmm的中心孔，中心孔上安裝有向下的探管13，探管13與水箱8內相聯通，本實施例的探管13為橡膠軟管，探管13的下端內安裝有永久磁體12，永久磁體12用於吸附或粘結在被測振動體上，橡膠軟管垂直狀態下，永久磁體12上表面與水箱8內水面的距離為150mm。採用本發明實施例I低頻微振動聲光調製檢測裝置檢測型號為HB505光學平臺受激振動振幅和固有頻率的方法如下I、將探管13下端的永久磁體12吸附在光學平臺臺面的中部一位置，由注水管7向水箱8內注水至標定的高度。2、調整半導體雷射器3角度，使半導體雷射器3出射雷射束穿過光闌14，在水箱8內水面上的入射點位於水面上對角線相交點位置、入射雷射束在水面的入射角Θ為88. 5°。3、在距探管13下端的永久磁體12吸附點50cm的光學平臺檯面上，用質量為300g的帶圓錐體橡膠頭的重錘，由6cm高度自由落下單擊臺面，臺面的受激振動傳遞到永久磁體12的上表面，再通過探管13內的水柱傳遞到水箱8內的水中，在水面上形成表面波，表面波對入射雷射束產生調製反射，在水箱8內右側壁上呈現出間距相等的幹涉條紋。按幹涉條紋處1_長度對應CXD攝像頭4所攝圖像中20個像素數標定像素當量，用CCD攝像頭4按每秒20幅連續採集幹涉條紋圖像，並轉換成數位訊號輸出到計算機1，計算機I按照事先設定的程序進行運算，顯示出多列幹涉條紋，選擇幹涉條紋個數最多的一列幹涉條紋並計數為N。如圖2所示，幹涉條紋的個數為5個。計算機I按下式、
A = O. 548 (N-I)計算出光學平臺上探管13下端的永久磁體12吸附點處的受激最大振幅A，振幅A單位為μ m,計算結果為2. 19 μ m。測量幹涉條紋的間距d所對應的像素數為42個，得到條紋間距d的長度為
2.IOmm,計算機I按下式f = O. 707d3/2計算光學平臺的固有頻率f、單位為Hz，d為幹涉條紋的間距、單位為mm，計算結果得光學平臺的固有頻率f為2. 15Hz。實施例2本實施例中，水箱8的底部中心位置加工有孔徑為IOmm的中心孔，中心孔上安裝有探管13，探管13與水相內相聯通，本實施例的探管13為在兩根直管之間聯通有可隔振的波紋管構成，上面一根直管的上端安裝在水箱8的底部的中心孔上，下面一根直管的下端內安裝有永久磁體12，永久磁體12用於吸附或粘結在被測振動體上；永久磁體12的上表面與水箱8內水面高度為150_。其它零部件以及零部件的聯接關係與實施例I相同。本發明的工作原理如下半導體雷射器3射出波長為635nm的雷射束，穿過光闌14進入水箱8內，以88. 50°的入射角入射到水箱8內水表面對角線的交點上，將探管13下端部的永久磁體12與待測振動體的振動檢測面吸附或粘結,振動體的振動通過探管13內的水柱以同頻率傳遞到水箱8內水面，形成水表面波，水表面波對入射的雷射束產生調製反射，在水箱8內右側壁上形成幹涉條紋。按水箱8內右側壁上幹涉條紋處Imm長度對應CCD攝像頭所攝圖像中20個像素數標定像素當量，由CCD攝像頭4採集幹涉條紋圖像並傳輸到計算機I對幹涉條紋個數N計數,計算機I按下式A = O. 548 (N-I)計算出振動體的振幅A，單位為μπι。測量幹涉條紋的間距d所對應的像素數，得到條紋間距d的長度，計算機I按下式 f = O. 707d3/2計算振動體的振動頻率f、單位為Hz，d為幹涉條紋的間距、單位為mm。
權利要求
1.一種低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於在支架(11)上設置隔震墊(10)、隔震墊(10)上設置有水箱(8)，水箱(8)的上端設置安裝有注水管蓋￠)的注水管(7)，水箱(8)左側壁上設置安裝有半導體雷射器(3)的託架(2)、水箱(8)左側壁半導體雷射器(3)的雷射出射方向設置有光闌(14)和位於光闌(14)上方的CCD攝像頭(4)，CCD攝像頭(4)通過導線與計算機(I)相連，水箱(8)前側壁上設置有液位視窗(9)，水箱(8)底部中心孔上設置有與水箱(8)內相聯通的探管(13)，探管(13)下端內設置有永久磁體(12)。
2.按照權利要求I所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的探管(13)為橡膠軟管，永久磁體(12)設置在橡膠軟管內下端。
3.按照權利要求I所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的探管(13)為在兩根直管之間聯通有可隔振的波紋管，上面一根直管的上端設置在水箱(8)底部的中心孔上，下面一根直管下端內設置有永久磁體(12)。
4.按照權利要求I或2或3所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的永久磁體(12)上表面與水箱(8)內水面的垂直距離為150mm。
5.按照權利要求I所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的水箱(8)底部中心孔的孔徑為10mm。
6.按照權利要求I所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的半導體雷射器(3)的波長為635nm。
7.按照權利要求I所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的水箱(8)內橫截面為IOXlOcm2的正方形。
8.按照權利要求I或3或5所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的水箱(8)為不透光水箱。
9.按照權利要求4所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的水箱(8)為不透光水箱。
10.按照權利要求I所述的低頻微振動聲光調製檢測裝置，其特徵在於所述的光闌(14)的孔徑為2.3mmο
全文摘要
一種低頻微振動聲光調製檢測裝置，在支架上設置隔震墊、隔震墊設置有水箱，水箱的上端設置安裝有注水管蓋的注水管，水箱左側壁上設置安裝有半導體雷射器的託架、水箱左側壁半導體雷射器的雷射出射方向設置有光闌和位於光闌上方的CCD攝像頭，CCD攝像頭通過導線與計算機相連，水箱前側壁上設置有液位視窗，水箱底部中心孔上設置有與水箱內相聯通的探管，探管下端內設置有永久磁體。本發明與現有的低頻微振動檢測裝置相比，具有結構簡單、操作簡便、可實時動態監測的振動特性的優點，可用於測試低頻振動體的振幅和頻率。
文檔編號G01H9/00GK102620810SQ20121008337
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者王少萍, 苗揚 申請人:北京航空航天大學