CN206573073U - 一种测量压电陶瓷微小位移的装置 - Google Patents

一种测量压电陶瓷微小位移的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN206573073U
CN206573073U CN201720152346.2U CN201720152346U CN206573073U CN 206573073 U CN206573073 U CN 206573073U CN 201720152346 U CN201720152346 U CN 201720152346U CN 206573073 U CN206573073 U CN 206573073U
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric ceramics
phase shift
speculum
amici prism
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201720152346.2U
Other languages
English (en)
Inventor
安娜
邓建
马昊玥
卢睿
杨磊
边盾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Zhonghuan Quantum Technology Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Zhonghuan Quantum Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Zhonghuan Quantum Technology Co Ltd filed Critical Tianjin Zhonghuan Quantum Technology Co Ltd
Priority to CN201720152346.2U priority Critical patent/CN206573073U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN206573073U publication Critical patent/CN206573073U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种测量压电陶瓷微小位移的装置，包括计算机、数据采集卡、电压放大器、压电陶瓷和相移干涉装置。本实用新型涉及位移测量领域，一种测量压电陶瓷微小位移的装置，运用相移干涉原理进行光路系统的结构设计，通过相移干涉装置采集相移干涉图数据传给计算机处理得到压电陶瓷微小位移，结构简单、安装和使用方便，测量精度高。

Description

一种测量压电陶瓷微小位移的装置
技术领域
本实用新型涉及位移测量领域，尤其涉及一种测量压电陶瓷微小位移的装置。
背景技术
CCD：Charge-coupled Device，电荷耦合元件。
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料，压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声呐系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等等。压电陶瓷经过电压驱动后，会发生微小位移，为了检测压电陶瓷的性能，通常需要检测在不同电压情况下，压电陶瓷所产生的微位移大小，传统的压电陶瓷位移测量方法有机械测量法、电涡流位移计法，其中，机械测量法在测量位移时相对误差比较大、操作复杂，而电涡流位移计测量法受电磁干扰影响比较大。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种方便操作、误差小的测量压电陶瓷微小位移的装置。
本实用新型所采用的技术方案是：一种测量压电陶瓷微小位移的装置，包括计算机、数据采集卡、电压放大器、压电陶瓷和相移干涉装置，所述相移干涉装置包括光探测器，所述计算机的输出端连接数据采集卡的输入端，用以控制数据采集卡输出电压，所述数据采集卡的输出端连接电压放大器的输入端，所述电压放大器的输出端连接压电陶瓷的输入端，所述压电陶瓷与相移干涉装置相连，所述光探测器用于采集因压电陶瓷位移产生的相移干涉条纹，所述光探测器的输出端连接计算机的输入端以将采集的相移干涉条纹传给计算机处理。
优选的，所述光探测器是CCD图像传感器。
优选的，所述相移干涉装置是迈克尔逊干涉装置。
优选的，所述相移干涉装置还可以是马赫曾德干涉装置。
作为上述方案的进一步改进，所述相移干涉装置还包括激光器、偏振片、分光棱镜、反射镜和球面透镜，所述反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，所述分光棱镜包括第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述激光器激光输出方向依次同轴放置有偏振片、第一分光棱镜，所述第一分光棱镜将激光分成物光和参考光，所述第一反射镜沿参考光方向放置、且与参考光方向成45度角，所述第二反射镜沿物光方向放置、且与物光方向成45度角，所述第二反射镜上物光的反射方向上依次同轴放置球面透镜、第二分光棱镜和CCD图像传感器，所述参考光通过第一反射镜反射到达第二分光棱镜、再通过第二分光棱镜反射到达CCD图像传感器，所述物光通过第二反射镜反射到达球面透镜、再通过球面透镜和第二分光棱镜到达CCD图像传感器，所述物光和所述参考光形成干涉条纹，所述CCD图像传感器接收所述物光和所述参考光形成的干涉条纹。
作为上述方案的进一步改进，所述压电陶瓷具有磁性底座，所述第一反射镜安装在压电陶瓷的磁性底座上。
本实用新型的有益效果是：
一种测量压电陶瓷微小位移的装置，运用相移干涉原理进行光路系统的结构设计，通过相移干涉装置采集相移干涉图数据传给计算机处理得到压电陶瓷微小位移，结构简单、安装和使用方便，测量精度高。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
图1是本实用新型具体实施例结构示意图；
图2是本实用新型相移干涉装置结构示意图；
图3是本实用新型具体实施例CCD图像传感器采集的相移干涉条纹图；
图4(a)是本实用新型具体实施例相移干涉条纹图中心圆光强数据分布图；
图4(b)是本实用新型具体实施例压电陶瓷产生位移的运动轨迹图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是本实用新型具体实施例结构示意图，如图1所示，一种测量压电陶瓷微小位移的装置，包括计算机、数据采集卡、电压放大器、压电陶瓷和相移干涉装置，计算机的输出端连接数据采集卡的输入端，计算机通过控制数据采集卡输出一个电压，数据采集卡的输出端连接电压放大器的输入端，电压放大器的输出端连接压电陶瓷的输入端，压电陶瓷与相移干涉装置相连，相移干涉装置包括有光探测器，光探测器用于采集压电陶瓷位移产生的相移条纹图，光探测器的输出端连接计算机的输入端，用于将采集到的相移条纹图传给计算机处理，计算机通过干涉图数据处理计算得到压电陶瓷微小位移，本实施例优选光探测器是CCD图像传感器。
图2是本实用新型相移干涉装置结构示意图，如图2所示，相移干涉装置包括激光器1、偏振片2、分光棱镜、反射镜、球面透镜5和光探测器6，其中，分光棱镜包括第一分光棱镜31和第二分光棱镜32，反射镜包括第一反射镜41和第二反射镜42，优选的，光探测器6是CCD图像传感器6，激光器1激光输出方向依次同轴放置有偏振片2、第一分光棱镜31，激光通过第一分光棱镜31时，第一分光棱镜31将激光分成物光和参考光，第一反射镜41沿参考光方向放置、且与参考光方向成45度角，第二反射镜42沿物光方向放置、且与物光方向成45度角，第二反射镜42上物光的反射方向上依次同轴放置球面透镜5、第二分光棱镜32和CCD图像传感器6，参考光通过第一反射镜41反射到达第二分光棱镜32，再通过第二分光棱镜32反射到达CCD图像传感器6，物光通过第二反射镜42反射到达球面透镜5、再通过球面透镜5和第二分光棱镜到达CCD图像传感器6，物光和参考光在CCD图像传感器6上形成干涉，CCD图像传感器6采集干涉条纹图。压电陶瓷具有磁性底座，将第一反射镜41安装在压电陶瓷的磁性底座上，压电陶瓷经一个外部驱动电压后，会产生微小位移，使第一反射镜41产生微小位移，该微小位移会在干涉图中引入相移。
本实施例优选的，计算机通过控制数据采集卡输出范围在0V至5V内的线性电压，显然的，也可以是非线性电压，然后通过电压放大器将电压放大以驱动压电陶瓷的运动，本实施例优选电压放大器为40倍电压放大器，压电陶瓷位移使得相移干涉装置中的光路产生相移，CCD图像传感器采集相移干涉图像传给计算机处理。
将采集的相移干涉图中干涉图之间的相移量提取，然后将相移量转化成位移，其计算如下:
在相移干涉测量中，如果相移干涉图序列的数量为K，每一幅相移干涉图的像素数为L＝M×N，把第k幅相移干涉图的光强表示为一个1×L矩阵：
公式(1)中，l＝1,2,…L，表示像素点的位置。al和bl分别表示第l个像素点的背景强度和调制振幅，是该点的被测相位。k＝1,2,…K，表示序列相移干涉图的顺序，θk是第k幅干涉图的相移量。
图3是本实用新型具体实施例CCD图像传感器采集的相移干涉条纹图，如图3所示，提取相移干涉条纹图中中心圆区域不足一个条纹的数据，即图中黑色方框内选择的干涉图数据，设该数据共包括T个像素点，并对T个像素点的光强数据作求和处理，即：
Sk的分布图如附图4(a)所示，图4(a)是本实用新型具体实施例相移干涉条纹图中心圆光强数据分布图，对于一组相移干涉图，如果Sk的最大值和最小值分别为Smax和Smin，相移干涉图的相移量θk可由下式得到：
图4(b)是本实用新型具体实施例压电陶瓷产生位移的运动轨迹图，图中dk表示位移量，压电陶瓷所产生的位移可表示为：
公式(4)中，λ为激光波长。
一种测量压电陶瓷微小位移的装置，运用相移干涉原理进行光路系统的结构设计，通过相移干涉装置采集相移干涉图数据传给计算机处理得到压电陶瓷微小位移，结构简单、安装和使用方便，测量精度高。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种测量压电陶瓷微小位移的装置，其特征在于，其包括计算机、数据采集卡、电压放大器、压电陶瓷和相移干涉装置，所述相移干涉装置包括光探测器，所述计算机的输出端连接数据采集卡的输入端，用以控制数据采集卡输出电压，所述数据采集卡的输出端连接电压放大器的输入端，所述电压放大器的输出端连接压电陶瓷的输入端，所述压电陶瓷与相移干涉装置相连，所述光探测器用于采集因压电陶瓷位移产生的相移干涉条纹，所述光探测器的输出端连接计算机的输入端以将采集的相移干涉条纹传给计算机处理。
2.根据权利要求1所述的一种测量压电陶瓷微小位移的装置，其特征在于，所述光探测器是CCD图像传感器。
3.根据权利要求1所述的一种测量压电陶瓷微小位移的装置，其特征在于，所述相移干涉装置是迈克尔逊干涉装置。
4.根据权利要求1所述的一种测量压电陶瓷微小位移的装置，其特征在于，所述相移干涉装置是马赫曾德干涉装置。
5.根据权利要求4所述的一种测量压电陶瓷微小位移的装置，其特征在于，所述相移干涉装置还包括激光器、偏振片、分光棱镜、反射镜和球面透镜，所述反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，所述分光棱镜包括第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述激光器激光输出方向依次同轴放置有偏振片、第一分光棱镜，所述第一分光棱镜将激光分成物光和参考光，所述第一反射镜沿参考光方向放置、且与参考光方向成45度角，所述第二反射镜沿物光方向放置、且与物光方向成45度角，所述第二反射镜上物光的反射方向上依次同轴放置球面透镜、第二分光棱镜和CCD图像传感器，所述参考光通过第一反射镜反射到达第二分光棱镜、再通过第二分光棱镜反射到达CCD图像传感器，所述物光通过第二反射镜反射到达球面透镜、再通过球面透镜和第二分光棱镜到达CCD图像传感器，所述物光和所述参考光形成干涉条纹，所述CCD图像传感器接收所述物光和所述参考光形成的干涉条纹。
6.根据权利要求5所述的一种测量压电陶瓷微小位移的装置，其特征在于，所述压电陶瓷具有磁性底座，所述第一反射镜安装在压电陶瓷的磁性底座上。
CN201720152346.2U 2017-02-20 2017-02-20 一种测量压电陶瓷微小位移的装置 Expired - Fee Related CN206573073U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720152346.2U CN206573073U (zh) 2017-02-20 2017-02-20 一种测量压电陶瓷微小位移的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720152346.2U CN206573073U (zh) 2017-02-20 2017-02-20 一种测量压电陶瓷微小位移的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN206573073U true CN206573073U (zh) 2017-10-20

Family

ID=60058437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201720152346.2U Expired - Fee Related CN206573073U (zh) 2017-02-20 2017-02-20 一种测量压电陶瓷微小位移的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN206573073U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113432541A (zh) * 2021-06-15 2021-09-24 一念传感科技(深圳)有限公司 一种压电陶瓷微位移的测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113432541A (zh) * 2021-06-15 2021-09-24 一念传感科技(深圳)有限公司 一种压电陶瓷微位移的测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102147281B (zh) 一种基于机器视觉的液位检测装置及其方法
CN109870279A (zh) 基于数字图像处理技术的桥梁挠度检测系统和检测方法
CN101865664A (zh) 便携式动态挠度位移测量装置及方法
CN105514029B (zh) X射线平板探测器的像素结构及其制备方法、摄像系统
CN104142431A (zh) 涡流电导率测量传感器
CN105092015A (zh) 一种非接触式光纤振动传感系统及方法
CN206573073U (zh) 一种测量压电陶瓷微小位移的装置
CN104848946A (zh) 一种基于wifi的迈克尔逊干涉仪自动检测装置
CN101852824A (zh) 一种数字光电式电压传感器
CN203758459U (zh) 基于线阵ccd的光栅位移传感器
CN105300269B (zh) 一种无线精密应变测量装置和一种无线精密应变测量方法
CN103267486A (zh) 非接触式的位移或角度传感器及其测量位移或角度的方法
CN108872681A (zh) 一种基于条形径向偏振光栅实现的光学电流互感器
CN206132964U (zh) 一种基于光纤光栅的磁场强度测量装置
CN103065533B (zh) 牛顿环干涉条纹计数装置及计数方法
CN202420680U (zh) 全光场全斯托克斯参量检测装置
CN102759366B (zh) 一种光纤陀螺仪光学模块的检测装置
CN202709996U (zh) 一种实现薄膜厚度精确测量的装置
CN103344414A (zh) Pzt调制系数测试装置及测试方法
CN204142186U (zh) 一种电线电缆结构的测量系统
CN201653381U (zh) 便携式动态挠度位移测量装置
CN106908688A (zh) 一种便携式电力变压器绕组故障实时诊断设备
CN108896839A (zh) 一种基于高速模拟开关的直流电场的测量方法
CN207197535U (zh) 纳米光栅微机械陀螺
CN209541679U (zh) 一种xy平面光电式非接触位移传感器系统

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171020

Termination date: 20210220

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee