CN211740384U - 一种双光栅微弱振动实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双光栅微弱振动实验装置，包括：半导体激光器、振动探测器、光电接收器、待测微振物、信号处理电路、示波器和双光栅组合；所述双光栅组合的两侧分别设有半导体激光器和光电接收器，所述光电接收器依次与信号处理电路和示波器连接；所述振动探测器的一端与双光栅组合连接，所述振动探测器的另一端与待测微振物连接。激光器发出的激光束入射至双光栅组合产生光拍，光电接收器用于接受产生的光拍信号，并将产生的电信号传送给信号处理电路再由示波器显示测量。本装置可以测仼微弱振动对象，灵敏度和分辨率很高。
Description
技术领域
本实用新型属于教学实验装置技术领域，更具体地说，涉及一种双光栅微弱振动教学实验装置。
背景技术
对于微弱振动的精密测量问题是许多领域经常面临的一个问题。有关研究微弱振动实验的测量对象仅限于音叉振动，不能扩展到如压电陶瓷，磁致振动等微弱振动。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双光栅微弱振动实验装置，该实验装置可用于不同发生源产生微弱振动的测量。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种双光栅微弱振动实验装置，包括：半导体激光器、振动探测器、光电接收器、待测微振物、信号处理电路、示波器和双光栅组合；所述双光栅组合的两侧分别设有半导体激光器和光电接收器，所述光电接收器依次与信号处理电路和示波器连接；所述振动探测器的一端与双光栅组合连接，所述振动探测器的另一端的弯头与待测微振物接触；所述双光栅组合包括动光栅、静光栅、动光栅定向轨、静光栅固定框和圆扣环；所述静光栅设置于静光栅固定框中，所述动光栅设置于动光栅定向轨中，所述动光栅定向轨和静光栅固定框固定于底座上，动光栅与静光栅的平面平行，所述动光栅的下沿与圆扣环粘接。所述振动探测器包括探测梁、支点和配重圈，所述探测梁一臂插入动光栅下沿所粘的圆扣环中，探测梁的中心处设有支点，靠近的探测梁弯头一臂上设有配重圈。
进一步地，所述半导体激光器设置于静光栅的一侧；所述光电接收器设置于动光栅的一侧。
进一步地，所述探测梁为轻质合金细铜丝，一端有弯头。
进一步地，所述半导体激光器发出的激光束入射至双光栅组合，产生光拍讯号，光电接收器接收并转换成电信号，经信号处理电路处理后传送至示波器，显示波形。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1.通过配重圈调整振动探测器的平衡，使探测梁对待测微振物的施压极小，对微弱振动影响极小，而且探测灵敏度极高。
2.能够实现对不同发生源产生的微弱振动的测量，待测对象可更换，不限于音叉振动，扩展学生知识范围。
3.该实验装置具有适用范围广、操作简单和测量精度高的特点。
附图说明
图1是本实用新型双光栅微弱振动实验装置的结构示意图；
图中：1、动光栅，2、静光栅，3、半导体激光器，4、振动探测器，5、支点，6、配重圈，7、光电接收器，8、动光栅定向轨，9、静光栅固定框，10、待测微振物，11、信号处理电路，12、示波器，13、底座，14、双光栅组合，15、圆扣环。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1为本实用新型双光栅微弱振动实验装置的结构示意图，包括：半导体激光器3、振动探测器4、光电接收器7、待测微振物10、信号处理电路11、示波器12和双光栅组合14；所述双光栅组合14的两侧分别设有半导体激光器3和光电接收器7，所述光电接收器7依次与信号处理电路11和示波器12连接；所述振动探测器4的一端与双光栅组合14连接，所述振动探测器4的另一端的弯头与待测微振物10接触。
所述半导体激光器3发出的激光束入射至双光栅组合14，产生光拍讯号，光电接收器7接收并转换成电信号，经信号处理电路11处理后传送至示波器12，显示波形。
所述双光栅组合14包括动光栅1、静光栅2、圆扣环15、动光栅定向轨8和静光栅固定框9；所述半导体激光器3设置于静光栅2的一侧；所述光电接收器7设置于动光栅1的一侧。所述静光栅2设置于静光栅固定框9中，静光栅固定框9可前后上下调节静光栅2的位置；所述动光栅1设置于动光栅定向轨8中，动光栅1只可在动光栅定向轨8内做上下一维运动；所述动光栅定向轨8和静光栅固定框9固定于底座13上，动光栅1所在平面与静光栅2所在平面平行，所述动光栅1与静光栅2平行紧贴，但不相碰。所述动光栅1的下沿与圆扣环15粘接。
所述振动探测器4包括探测梁、支点5和配重圈6，所述探测梁的中心处设有支点5，探测梁的一臂插入粘在动光栅1下沿的圆扣环15中，推动动光栅1作垂直于栅线且平行于栅平面振动；探测梁的另一端的弯头压在待测微振物10上，靠近弯头的探测梁上设有配重圈6，可移位来平衡探测梁的一臂所托动光栅1的重量，使探测梁一端的弯头刚好轻压在待测微振物10上。待测微振物10产生的微弱振动使探测梁振动，从而推动动光栅1作垂直于栅线且平行于栅平面的振动。所述探测梁选择钢性较好、质量较小的合金细铜丝，可对待测微振物10施压影响极小，小惯性质量适合测量待测微振物的较高频振动。当动光栅1相对静光栅2上下运动，使激光束通过这样的双光栅组合14便产生光的多普勒现象，把频移和非频移的二束光直接平行迭加可获得光拍，再通过光电接收转换岀差频讯号，可精确测定微弱振动的位移。
本实用新型的工作过程为：所述半导体激光器3发出的激光束入射至双光栅组合14，所述振动探测器4的探测梁的弯头轻压在待测微振物10上，待测微振物10产生的微弱振动，使探测梁推动动光栅1作速度为v的垂直振动，则出射的衍射波的波阵面也以速度v在同一方向移动。则移动的动光栅1的n级衍射光波，相对于静光栅2有一个多普勒频移，而静光栅1起衍射作用，故通过双光栅组合14后出射的衍射光包含了两种以上不同频率而又平行的激光束，由于该激光束具有一定宽度，故将该激光束能平行叠加，形成光拍讯号。光拍讯号进入光电接收器7，转换成电信号，将转换的电信号传送给信号处理电路11后再由示波器12显示和测量。这是由于光拍讯号频率与光频率无关，且当光栅密度为常数时，只正比于动光栅移动速度；动光栅振动是周期性变化的，所以光拍信号频率也是随时间而变化的，微弱振动的位移振幅可直接在示波器12的荧光屏上，计算波形数而得到。
最后，还要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。显然，本实用新型还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种双光栅微弱振动实验装置，其特征在于，包括：半导体激光器（3）、振动探测器（4）、光电接收器（7）、待测微振物（10）、信号处理电路（11）、示波器（12）和双光栅组合（14）；所述双光栅组合（14）的两侧分别设有半导体激光器（3）和光电接收器（7），所述光电接收器（7）依次与信号处理电路（11）和示波器（12）连接；所述振动探测器（4）的一端与双光栅组合（14）连接，所述振动探测器（4）的另一端的弯头与待测微振物（10）接触；所述双光栅组合（14）包括动光栅（1）、静光栅（2）、动光栅定向轨（8）、静光栅固定框（9）和圆扣环（15）；所述静光栅（2）设置于静光栅固定框（9）中，所述动光栅（1）设置于动光栅定向轨（8）中，所述动光栅定向轨（8）和静光栅固定框（9）固定于底座（13）上，动光栅（1）与静光栅（2）的平面平行，所述动光栅（1）的下沿与圆扣环（15）粘接；所述振动探测器（4）包括探测梁、支点（5）和配重圈（6），所述探测梁一臂插入动光栅（1）下沿所粘的圆扣环（15）中，探测梁的中心处设有支点（5），靠近的探测梁弯头一臂上设有配重圈（6）。
2.根据权利要求1所述双光栅微弱振动实验装置，其特征在于，所述半导体激光器（3）设置于静光栅（2）的一侧；所述光电接收器（7）设置于动光栅（1）的一侧。
3.根据权利要求1所述双光栅微弱振动实验装置，其特征在于，所述探测梁为轻质合金细铜丝，一端有弯头。
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