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专利名称：激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量物体微振动振幅的装置，具体属于一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置。
背景技术：
激光双光栅法测量物体微振动幅度是根据多普勒效应通过双光栅形成光拍的原理来精确测定微小振幅，该实验需要对双光栅的平行度做严格的调整，需要将俩光栅间距做合适的调整。另外对激光的功率和信号源的频率也需要进行调整，否则，很难调出理想的信号波形。有时，信号波形会出现“毛刺”现象。这样对精确测量会带来一些误差
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、容易调整、灵敏度高的激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置。本发明提供的一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置，包括半导体激光器、单缝和单光栅，它们依次共轴设置；单缝的缝宽为O. 5-1. 5mm (优选O. 8-1. 2_)，单缝与单光栅平行且它们之间的距离为l_5mm (优选3mm)，单光栅与振动物体固定在一起，使振动物体的振动方向与单光栅的栅线垂直，且和栅线所在的平面平行；光电探头用于接收通过单光栅的衍射光(优选O级、+ I级或-I级衍射光)，光电探头与示波器连接。测量时激光器发出的平行光束通过单缝衍射后照射在单光栅上，通过单光栅的光线再次发生衍射，此衍射光是单缝与单光栅两者衍射光的叠加，将叠加后的衍射光(优选O级、+ I级或-I级衍射光)照射在光电探头上，光电探头接收到的光电流信号显示在示波器上；被测物体振动时，在示波器上就可以显示出波形，根据此波形就可以确定物体振动的振幅。振动光栅不同条纹与静止单缝产生的相应级次之间衍射条纹形成拍频，通过对拍频信号波形特征的分析，我们就可以测得振动光栅的振动幅度。设两束光分别为JJ1.(/) = E1 cos(cy,/ + (P1) ( I )
E2 (I) = E2 cos[(< 0 + % ) + ] ( II )叠加后的光电流为
I = <[/:*, (/) + E1 (/)]-
=ξ{Ε^ cos2 (β%/ + 乳)+ El cos2 (<2>0/ + mdt + φ2) +
E1E2 cos[(2ce>0 + tad )/ + (φ2 + 约)]+ E1E2 cos+ (φ2 — )]}其中ξ为光电转换系数。COtl为激光源原有频率，coa = (^+(^为光发生多普勒频移。= + 9Λ与φ" = φ:— 为初相位。电动音叉以余弦形式作微小振动AiSX/) = A0 cos{coitt + φ)我们知道光电检测器不能检测出光频信号，故在上式中只有第4项可被转换为电信号输出。这样电流为
权利要求
1.一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置，其特征在于，包括半导体激光器(I)、单缝(2)和单光栅(3)，它们依次共轴设置；单缝(2)的缝宽为0. 5-1. 5mm，单缝(2)与单光栅(3)平行且它们之间的距离为l_5mm，单光栅(3)与振动物体(4)固定在一起，使振动物体(4)的振动方与向单光栅(3)的栅线垂直，且和栅线所在的平面平行；光电探头(5)用于接收通过单光栅(3)的衍射光，光电探头(5)与示波器(6)连接。
2.如权利要求I所述的一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置，其特征在于，所述的单缝(2)的缝宽为0. 8-1. 2mm。
3.如权利要求I所述的一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置，其特征在于，所述的单缝(2)与单光栅(3)平行且它们之间的距离为3mm。
4.如权利要求I所述的一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置，其特征在于，所述的光电探头(5)用于接收通过单光栅(3)的0级、+ I级或-I级衍射光。
全文摘要
本发明设计了一种激光单缝-单光栅测量物体微振动振幅的装置，包括半导体激光器(1)、单缝(2)和单光栅(3)，它们依次共轴设置，单缝(2)的缝宽为0.5-1.5mm，单缝(2)与单光栅(3)平行且它们之间的距离为1-5mm，单光栅(3)与振动物体(4)固定在一起，使振动物体(4)的振动方向与单光栅(3)的栅线垂直，且和栅线所在的平面平行；光电探头(5)用于接收通过单光栅(3)的衍射光，光电探头(5)与示波器(6)连接。振动物体振动时，光电探头接收到光电流信号显示在示波器上，根据显示波形就可以确定振动物体的振幅。本发明更为简便快捷、测量范围大、波形理想。它是测量微振动的周期、频率与振幅较好的一种装置。
文档编号G01H9/00GK102735324SQ20121015662
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者武少文 申请人:山西大学