CN102322840A - 光辐射角度传感器的检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光辐射角度传感器的检测仪。现有技术忽视检测传感器的仪器，导致传感器生产的质量检测没有跟上传感器的发展。本发明包括支架、平行光发生器和定位夹紧机构，具体包括平行光发生器壳体、灯泡、凸透镜、刻度尺、基板、橡胶支脚、第一夹紧滑块、锁紧螺母、双头螺栓、待测光敏传感器、导轨、第一铰接键、第一连杆、第二铰接键、旋转底盘、锁紧旋钮、定位滑块、导向轴限位螺母、导向轴、第三铰接键、第二连杆、第四铰接键、第二夹紧滑块、第二锁紧螺母、激光束发生器和导轨锁紧螺钉。本发明结构简单、方便可靠、定位精度和准确度高，充分利用了基本光学原理和机械结构原理，填补了光入射角度传感器检测校正领域缺乏专业仪器的现状。

Description

光辐射角度传感器的检测仪

技术领域

本发明属于光学检测仪器领域，具体涉及一种光辐射角度传感器的检测仪。

背景技术

光是地球生物圈的基本驱动力，没有光，植物无法进行光合作用，地球上的生物无法持续生存。此外，光作为一种特殊的电磁波和自然界的基本物质，是天文学、气象学、太阳能新能源、无损检测等众多领域重点研究的对象之一。

目前，人们已经发明了一些能够检测光辐射角度或辐射方向的传感器，并大量地在实际工程或物理学研究中使用。例如，太阳能作为能够解决能源危机、缓解环境污染的一个最重要可再生能源，被世界各国高度重视。太阳能跟踪器能够跟随太阳的转动而转动，从而提高光伏电池的发电量，其中，双轴跟踪方式可以提高光伏电池发电量的40%，斜单轴可以提高光伏电池发电量的30%，平单轴可以提高光伏电池发电量的10-20%。为了提高太阳能跟踪器的控制精度，很多跟踪器都使用了能够测量光入射方向或角度的传感器。然而，人们忽视了检测和校正此类传感器的仪器，导致传感器生产的质量检测没有跟上传感器的发展。如果存在一种造价低、性能好的专业光入射方向或角度的传感器的测量仪器，那么，应用此类传感器的工程设备或物理仪器的精度与准确度也将得到提高。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种光辐射角度传感器的检测仪。

本发明包括支架、平行光发生器和定位夹紧机构，具体是： 

支架包括基板、刻度尺和橡胶支脚。基板成长条形，基板长条形中线上开有一个通孔，基板的一端有多个平行凹槽，刻度尺中间位置嵌入基板一端的凹槽，使基板与刻度尺垂直相交形成丁字形结构。基板的另一端设置有平行光发生器，3个橡胶支脚分别固定于丁字形支架的3个末端。

平行光发生器包括平行光发生器壳体、凸透镜和灯泡。平行光发生器壳体是内部中空的长方体，灯泡安装在平行光发生器壳体内的一端，平行光发生器壳体另一端有个通孔，凸透镜固定在圆形通孔中。

定位夹紧机构包括第一夹紧滑块、锁紧螺母、双头螺栓、待测光敏传感器、导轨、第一铰接键、第一连杆、第二铰接键、旋转底盘、锁紧旋钮、定位滑块、导向轴限位螺母、导向轴、第三铰接键、第二连杆、第四铰接键、第二夹紧滑块、第二锁紧螺母、激光束发生器、导轨锁紧螺钉。

导轨包括长方形基体和铰链连接头，长方形基体上端开有长方形凹槽贯通两端，铰链连接头设置在长方形基体面向平行光发生器的边缘上，长方形凹槽内开有4个沉孔，导轨面向刻度尺的一个外侧面上设置激光束发生器。

第一夹紧滑块和第二夹紧滑块与导轨滑动配合，第一夹紧滑块和第二夹紧滑块面向定位滑块的侧壁上设置有铰链连接头，第一夹紧滑块和第二夹紧滑块相对的侧面有限位台，第一夹紧滑块和第二夹紧滑块的四个角上分别开有4个螺栓孔。 4个双头螺栓贯穿第一夹紧滑块和第二夹紧滑块四个角上的4个螺栓孔，4个双头螺栓的两端都用锁紧螺母固定。待测光敏传感器置放于第一夹紧滑块和第二夹紧滑块之间，固定于第一夹紧滑块和第二夹紧滑块相对的限位台。

第一连杆和第二连杆结构相同均为长条形，第一连杆和第二连杆的两端设置有螺孔，第一连杆的一端通过第一铰接键与第一夹紧滑块的铰链连接头连接，第一连杆的另一端通过第二铰接键与定位滑块的一端连接；第二连杆的一端通过第四铰接键与第二夹紧滑块的铰链连接头连接，第二连杆的另一端通过第三铰接键与定位滑块的另一端连接。

导向轴的一端依次贯穿定位滑块的中心和导轨上的铰链连接头，导向轴的另一端与导向轴限位螺母螺纹连接。

旋转底盘包括圆形台面和圆柱形长轴，旋转底盘的圆形台面开有与导轨长方形凹槽相对应的4个沉孔，旋转底盘的圆柱形长轴端穿过基板通孔，并与锁紧旋钮螺纹连接，旋转底盘的圆形台面和导轨长方形凹槽对应的4个沉孔通过导轨锁紧螺钉对应固定。

本发明的有益效果：（1）填补了光入射角度传感器检测校正领域缺乏专业仪器的现状；（2）仪器结构简单、方便可靠、定位精度高、读数准确度高；（3）结构设计精巧，充分利用了基本光学原理和机械结构原理；（4）仪器造价低。因此，本专利具有推广应用价值。

附图说明

图1为本发明整体结构立体示意图。

图2为本发明定位夹紧机构正面示意图。

图3为本发明定位夹紧机构背面示意图。

图4为本发明整体结构俯视图。

图5为本发明整体结构侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2 、图3所示，本发明包括支架、平行光发生器和定位夹紧机构，具体是：

平行光发生器壳体1、灯泡2、凸透镜3、刻度尺4、基板5、橡胶支脚6、第一夹紧滑块7、锁紧螺母8、双头螺栓9、待测光敏传感器10、导轨11、第一铰接键12、第一连杆13、第二铰接键14、旋转底盘15、锁紧旋钮16、定位滑块17、导向轴限位螺母18、导向轴19、第三铰接键20、第二连杆21、第四铰接键22、第二夹紧滑块23、第二锁紧螺母24、激光束发生器25和导轨锁紧螺钉26。

支架包括：基板5、刻度尺4和橡胶支脚6。基板5成长条形，基板5长条形中线上开有一个圆形通孔，基板5的一端有多个平行凹槽，能够与刻度尺在不同的位置配合，得到不同的测量范围和精度。刻度尺4中心嵌入基板5一端的凹槽，基板5与刻度尺4垂直相交形成丁字形结构。基板的另一端设置有平行光发生器，3个橡胶支脚6分别固定于丁字形支架的3个末端。

平行光发生器包括: 平行光发生器壳体1、凸透镜3和灯泡2。平行光发生器壳体1是内部中空的长方体，灯泡2安装在平行光发生器壳体1内的一端，平行光发生器壳体1另一端有个圆形通孔，凸透镜3固定在圆形通孔中。平行光发生器能将灯泡2的放射状光辐射通过凸透镜3变为平行光辐射。平行光发生器固定在基板5的一端，并由定位销定位，保持光束的轴心与基板5的中心线重合。

定位夹紧机构包括：第一夹紧滑块7、锁紧螺母8、双头螺栓9、待测光敏传感器10、导轨11、第一铰接键12、第一连杆13、第二铰接键14、旋转底盘15、锁紧旋钮16、定位滑块17、导向轴限位螺母18、导向轴19、第三铰接键20、第二连杆21、第四铰接键22、第二夹紧滑块23、第二锁紧螺母24、激光束发生器25和导轨锁紧螺钉26。

导轨11是一个焊装结构，包括长方形基体和一个铰链连接头，长方形基体上端开有长方形凹槽贯通两端，铰链连接头焊接在长方形基体上，长方形凹槽内开有4个大小相同的沉孔，导轨11面向刻度尺4的一个外侧面上设置激光束发生器25。

第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23与导轨11滑动配合，第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23面向定位滑块17的侧壁上设置有铰链连接头，第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23相对的侧面有限位台，第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23的四个角上分别开有4个螺栓孔。4个双头螺栓9贯穿第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23四个角上的4个螺栓孔，4个双头螺栓的两端都用锁紧螺母8固定。待测光敏传感器置10放于第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23之间，固定于第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23相对的限位台。

第一连杆13和第二连杆21结构相同均为长条形，第一连杆13和第二连杆21的两端设置有螺孔，第一连杆13的一端通过第一铰接键12与第一夹紧滑块7的铰链连接头连接，第一连杆13的另一端通过第二铰接键14与定位滑块17的一端连接；第二连杆21的一端通过第四铰接键22与第二夹紧滑块23的铰链连接头连接，第二连杆21的另一端通过第三铰接键20与定位滑块17的另一端连接。

导向轴19的一端贯穿定位滑块17的中心，固定于导轨11上的铰链连接头，导向轴19的另一端与导向轴限位螺母18螺纹连接。导向轴限位螺母18用于定位滑块17的限位。

旋转底盘15包括圆形台面和圆柱形长轴，旋转底盘15的圆形台面开有与导轨11长方形凹槽相对应的4个沉孔，旋转底盘15的圆柱形长轴端穿过基板5的通孔，并与锁紧旋钮16螺纹连接，旋转底盘15的圆形台面和导轨11长方形凹槽对应的4个沉孔通过导轨锁紧螺钉26对应固定。

刻度尺读数H，刻度尺到夹紧机构轴心距离为D，角度是 arctan(H/D)。

如图4、图5所示，平行光发生器产生的平行光从基板5一端的上方朝基板5另外一端辐射并对定位夹紧机构中的待测光敏传感器10进行辐射。定位夹紧机构能够绕其轴心水平旋转，使待测光敏传感器10与基板5形成一个相对转角                                               

。辐射角度与

值相等。

定位夹紧机构的激光束发生器25发出一道激光束与待测光敏传感器10的轴线在同一垂直平面内，激光束将投射到刻度尺4上。读出激光在刻度尺4相对于基板5中心线的垂直距离H，测量出刻度尺4到定位夹紧机构轴心的垂直距离D。通过现有技术三角函数公式arctan(H/D)，计算待测光敏传感器光入射角度的实际测量值，比较待测光敏传感器的实际测量值与待测光敏传感器10的额定值，方便检测与校正待测光敏传感器10额定值的准确度和精度。

本发明具有精度高、准确度高、造价低、使用方便等特点。这些优点得益于多个精巧机构的设计与使用。平行光发生器仅仅使用了普通凸透镜3和普通灯泡2，却能够利用凸透镜的工作原理，将放射状辐射光转换为平行光。定位夹紧机构有多个精巧结构组成，每个结构都有特殊功能。使用定位滑块17与导向轴19保证了第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23 在定位夹紧机构的垂直中心平面两侧对称分部，避免了第一夹紧滑块7和第二夹紧滑块23的垂直对称平面偏离定位夹紧机构的垂直中心平面。旋转底盘15可以与基板5产生任意角度的相对转动，每一个角度都可以由锁紧旋钮16锁死，避免测量过程中的磕碰产生传感器接收的光入射角的漂移。与传感器轴心同一平面的激光束可以投射到远端的刻度尺4上，将角度的测量值放大到刻度尺4上的测量值，减少了读数误差。整个机构没有结合昂贵零件，装配简单，使用方法直观、简便。

Claims (1)

1. 光辐射角度传感器的检测仪，包括支架、平行光发生器和定位夹紧机构，其特征在于： 

所述的支架包括基板、刻度尺和橡胶支脚；基板成长条形，基板长条形中线上开有一个通孔，基板的一端有多个平行凹槽，刻度尺中间位置嵌入基板一端的凹槽，使基板与刻度尺垂直相交形成丁字形结构；基板的另一端设置有平行光发生器，3个橡胶支脚分别固定于丁字形支架的三个末端；

所述的平行光发生器包括平行光发生器壳体、凸透镜和灯泡；平行光发生器壳体是内部中空的长方体，灯泡安装在平行光发生器壳体内的一端，平行光发生器壳体另一端有个通孔，凸透镜固定在圆形通孔中；

所述的定位夹紧机构包括第一夹紧滑块、第一锁紧螺母、第一双头螺栓、待测光敏传感器、导轨、第一铰接键、第一连杆、第二铰接键、旋转底盘、锁紧旋钮、定位滑块、导向轴限位螺母、导向轴、第三铰接键、第二连杆、第四铰接键、第二夹紧滑块、第二锁紧螺母、激光束发生器和导轨锁紧螺钉；

导轨包括长方形基体和铰链连接头，长方形基体上端开有长方形凹槽贯通两端，铰链连接头设置在长方形基体面向平行光发生器的边缘上，长方形凹槽内开有四个沉孔，导轨面向刻度尺的一个外侧面上设置激光束发生器；

第一夹紧滑块和第二夹紧滑块与导轨滑动配合，第一夹紧滑块和第二夹紧滑块面向定位滑块的侧壁上设置有铰链连接头，第一夹紧滑块和第二夹紧滑块相对的侧面有限位台，第一夹紧滑块和第二夹紧滑块的四个角上分别开有四个螺栓孔；四个双头螺栓贯穿第一夹紧滑块和第二夹紧滑块四个角上的四个螺栓孔，四个双头螺栓的两端都用锁紧螺母固定；待测光敏传感器置放于第一夹紧滑块和第二夹紧滑块之间，固定于第一夹紧滑块和第二夹紧滑块相对的限位台；

第一连杆和第二连杆结构相同均为长条形，第一连杆和第二连杆的两端设置有螺孔，第一连杆的一端通过第一铰接键与第一夹紧滑块的铰链连接头连接，第一连杆的另一端通过第二铰接键与定位滑块的一端连接；第二连杆的一端通过第四铰接键与第二夹紧滑块的铰链连接头连接，第二连杆的另一端通过第三铰接键与定位滑块的另一端连接；

导向轴的一端依次贯穿定位滑块的中心和导轨上的铰链连接头，导向轴的另一端与导向轴限位螺母螺纹连接；

旋转底盘包括圆形台面和圆柱形长轴，旋转底盘的圆形台面开有与导轨长方形凹槽相对应的四个沉孔，旋转底盘的圆柱形长轴端穿过基板通孔，并与锁紧旋钮螺纹连接，旋转底盘的圆形台面和导轨长方形凹槽对应的四个沉孔通过导轨锁紧螺钉对应固定。

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