CN206787502U - 激光衍射应变动态测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光衍射应变动态测量装置，其包括：一激光发射器；一用于夹持所述激光发生器的夹持装置；一对测量块；一CCD接收屏；一用于夹持所述CCD的夹持装置；两部用于调整所述激光发射器和CCD接收屏位置与高度的支承装置；一计算机，用于采集和处理所述CCD的输出信号，并得到工作状态下构件的应变动态变化曲线。本实用新型还提供采用上述激光衍射应变测量装置动态测量应变的方法。本实用新型具有装置结构简单、操作方便、造价低，测量方法新颖等优点。

Description

激光衍射应变动态测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量工作状态下构件的应变的装置，尤其涉及一种基于激光衍射原理的测量构件应变的动态测量装置。

背景技术

目前，在研究机械、建筑、桥梁等构件在工作状态下的受力、变形等情况时，主要是采用电阻应变片利用电测法测量应变。电阻应变片由金属或半导体材料做成，是一种能将被测试件的形变转化为电信号的敏感器件。测量时，通常将电阻应变片粘贴在被测件上，当被测件受力发生变形时，电阻应变片也一同发生变形，其电阻值发生变化，引起电路中的电参数改变，并通过后续放大器及处理电路实现应变的测量。

这种测量装置有很多不足，如电阻的取值应注意，阻值太小会使驱动电流过大，阻值太小会导致电路阻抗过高，抗干扰能力较差。另外由于电阻应变片的输出信号微弱，常需要在后面连接用于放大的电路系统，装置较复杂。

实用新型内容

为了克服现有技术上述的不足，本实用新型提供一种采用激光衍射原理动态测量处于工作状态下构件的应变的测量装置，将测量块贴于待测构件上，形成狭缝，构件的变形转换为缝宽的变化，根据夫琅禾费单缝衍射原理，CCD技术和计算机程序实现对构件应变的动态测量。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种激光衍射应变测量装置，其包括：一激光发射器；一用于夹持所述激光发生器的夹持装置；一对测量块；一CCD接收屏；一用于夹持所述CCD的夹持装置；一计算机，用于采集和处理所述CCD的输出信号，得到工作状态下构件的应变动态变化曲线；两部用于调整所述激光发射器和CCD接收屏位置与高度的支承装置。

本实用新型的有益效果是，本实用新型采用光测法，线阵CCD和计算机实现了工作状态下构件的应变的动态测量，具有精度高、装置简单、操作方便、造价低、方法新颖等特点，克服了电测法中装置复杂，无需后续电路系统等不足。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型实施例的激光衍射应变测量装置的结构主视图；

图2为图1中沿A-A线的剖面图

图3为图1中沿B-B线的剖面图

图中101-激光电源部件底座，102-推力球轴承，103-激光电源部件立柱，104-滑套，105-激光发射器，106-激光发射器夹具，107-定位销钉,201-测量块，202-待测构件，301-CCD测量部件底座，302-推力球轴承，303-CCD测量部件立柱，304-滑套，305-CCD夹具，306-CCD器件，307-定位销钉,40-计算机。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本实用新型的激光衍射应变测量装置及采用所述应变测量装置的测量应变的方法。

请参考图1-3，本实用新型实施例提供一种激光衍射应变测量装置，包括激光电源部件10，待测部件20，CCD测量部件30和计算机40。所述激光电源部件10包括：一激光发射器105；一中间有圆形通孔的方形底座101；一有等间距的销钉孔的空心立柱103，所述立柱103插入在所述方形底座101圆形通孔中，通过推力球轴承支承102支承，可沿中轴线旋转；一在中部有一销钉孔且表面有外螺纹的滑套104，所述滑套104可沿立柱103上下滑动，并用销钉107定位，从而实现激光发射器105高度的粗定位；一激光发射器夹具106，所述激光发射器夹具106含有内螺纹，与所述滑套104外螺纹配合，从而实现激光发射器105高度的微调。

所述待测部件20包括：一待测构件202；一对测量块201，所述测量块201为一对完全相同的轻质塑料块，可贴于待测构件202外表面，并用棱缘形成狭缝。

所述CCD测量部件30包括：一CCD接收屏306一中间有圆形通孔的方形底座301；一有等间距的销钉孔的空心立柱303，所述立柱303插入在所述方形底座301圆形通孔中，通过推力球轴承支承302支承，可沿中轴线旋转；一在中部有一销钉孔且表面有外螺纹的滑套304，所述滑套304可沿立柱303上下滑动，并用销钉307定位，从而实现CCD接收屏305高度的粗定位；一CCD接收屏夹具305，所述CCD接收屏夹具305含有内螺纹，与所述滑套304外螺纹配合，从而实现CCD接收屏306高度的微调；。

所述计算机40与CCD接收屏306连接，对所述CCD接收屏306的输出信号进行采集和处理，精确得到第k级暗纹的坐标x_k。所述计算机40可利用夫琅禾费单缝衍射公式a＝Lλk/x_k(式中λ为激光波长)推到出的构件的应变的计算公式η＝(a′-a)/a(式中a和a′为非工作状态下与工作状态下任意时刻的缝宽)编程，得到任意时刻的构件的应变，并绘制动态图像。

下面通过本实用新型的实施例(某立式冲床立柱工作状态下的应变的测量)描述采取所述激光衍射应变测量装置的测量方法实现步骤。

步骤1，将所述测量块201贴于待测构件202上，正对，形成狭缝。

步骤2，移动激光电源部件10底座101至待测构件202一边，如图1所示，滑动立柱103上的滑套104至适当位置，插入销钉107粗定激光发射器105的高度，转动立柱103，精确调整激光发射器105的高度，使激光发射器105发出的激光通过测量块201形成的狭缝。

步骤3，移动CCD测量部件30底座301至待测构件202另一边，如图1所示，滑动立柱303上的滑套304至适当位置，插入销钉307粗定CCD接收屏306高度，转动立柱303，精确调整CCD接收屏306的高度，使CCD接收屏306上出现的衍射条纹与CCD像元对齐，并测量狭缝到CCD接收屏306的距离L。

步骤4，计算机程序先通过处理CCD的输出信号得到第k级暗纹的坐标x_k，然后利用上述公式a＝Lλk/x_k求出冲床未工作时狭缝的初始缝宽a。

步骤5，启动所述立式冲床，使待测构件202处于工作状态，计算机程序通过此时的第k级暗纹的坐标x_k′，求出此时的缝宽a′，然后利用公式η＝(a′-a)/a，求出待测构件此时的应变，并在应变-时间图上绘制出该点。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，但是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种激光衍射应变动态测量装置，其包括：激光电源部件(10)、待测部件(20)、CCD测量部件(30)和计算机(40)四部分，其特征在于，所述激光电源部件(10)的激光发射头正对所述待测部件(20)的狭缝，所述CCD测量部件(30)位于所述待测部件(20)狭缝的一侧，所述CCD测量部件(30)与所述计算机(40)信号连接。

2.根据权利要求1所述的激光衍射应变动态测量装置，其特征在于，所述激光电源部件(10)中：激光发射器(105)装夹在激光发射器夹具(106)中；所述激光发射器夹具(106)与滑套(104)螺纹连接；所述滑套(104)套于立柱(103)上，并用销钉(107)定位；所述立柱(103)插入在方形底座(101)中部的圆形通孔中，通过推力球轴承支承(102)支承；所述滑套(104)插入所述销钉(107)内。

3.根据权利要求1所述的激光衍射应变动态测量装置，其特征在于，所述待测部件(20)中：测量块(201)为一对完全相同三棱柱状轻质塑料块，且贴于待测构件(202)外表面上，形成狭缝。

4.根据权利要求1所述的激光衍射应变动态测量装置，其特征在于，所述CCD测量部件(30)中：CCD接收屏(306)装夹在CCD接收屏夹具(305)中；所述CCD接收屏夹具(305)与滑套(304)螺纹连接；所述滑套(304)套于立柱(303)上，并用销钉(307)定位；所述立柱(303)插入在方形底座(301)中部的圆形通孔中，通过推力球轴承支承(302)支承，所述滑套(304)插入所述销钉(307)中。

5.根据权利要求4所述的激光衍射应变动态测量装置，其特征在于，所述CCD接收屏(306)与所述计算机(40)连接。