CN2251136Y - 微束光源数控透射率测量仪 - Google Patents
微束光源数控透射率测量仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2251136Y CN2251136Y CN 94212674 CN94212674U CN2251136Y CN 2251136 Y CN2251136 Y CN 2251136Y CN 94212674 CN94212674 CN 94212674 CN 94212674 U CN94212674 U CN 94212674U CN 2251136 Y CN2251136 Y CN 2251136Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light source
- stepper motor
- microbeam
- ball
- numerical control
- 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
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种透射率测量仪，本实用新型采用半导体激光器产生的微束光作光源，因其发散角极小，不需要设置调焦机构，且光斑面积即为测量面积，测量精度高，而且抗干扰能力强，探测器可以在X轴方向移动，样品只在Y轴方向移动，使整个仪器的结构简化，体积缩小，传动机构均由步进电机带动，测量点的移动由单片计算机作控制管理，故测量点定位及位移准确。单片计算机还可将测量数据根据需要进行处理、转移和储存，还可转算成其它物理量。由于结构简单、制造成本低、可靠性高。
Description
本实用新型涉及一种透射率测量仪。
透射率测量仪主要用于X射线粉末照相底片测量、光谱摄谱底片测量、照相底片的密度分析及工业探伤底片的缺陷分析等领域。
透射率是表示透光性能的基本表达式，定义为：
式中I0为入射光强度，I为透射光强度。
根据透射率，可导出其它单位的表达式，如表示感光胶片的密度： 表示材料的吸收率：
T＝e-kd
式中k为吸收系数，d为材料的厚度
透射率的测量一般都是在一个面积很小的探测点上进行的，如探测面积为直径0.05mm的园，为增强代表性，一般都用增加测量点求均值的方法来实现，也可以增大探测点的面积来实现，但这会降低测量的分辨率。在实际应用时，通常都是不放样品，先测入射光的强度并将仪器调零，或者用标准样品对仪器进行标定，然后再开始正式测量。
在不同的应用领域内，透射率测量仪常被表示为不同的名称，如密度计、显微光度计、测微光度计、黑度计等。
现有技术中，其光学系统均采用以白炽灯为光源进行聚焦的光学系统；探测器均是固定在机架上的，需要改变测点时，用移动样品的方式来实现。当测量点的相对位置也需要作精密测定时，靠移动样品的夹持机构并测量其移动距离来实现。具有代表性的设备有：上海光学仪器厂的“9W微机型测微光度机”，和意大利TENNO公司生产的底片显微光度计KD-540型。
“9W微机型测微光度计”的样品夹持机构可沿X轴和Y轴两个方向移动，并设有调焦机构。KD-450型显微光度计的样品夹持机构只能沿X轴一个方向移动，未设调焦机构，主要是靠样品夹持机构的加工精度来保证聚焦准确，因而不能测量较厚的板状样品。
上述两种装置至少有以下两个方面的不足：
1.聚焦的光学系统结构复杂，体积和重量均很大。它是用透镜把透射光束放大后，用光栏(接收狭缝)限制通光面积(口径)，再探测光的强度。当不能保证样品在聚焦点平面上时，需设置调焦机构，以避免实际测量面积的改变。这使操作不便和限制自动化测量的实现。
2.样品夹持机构的活动范围，在X轴和Y轴两个方向均是测量范围的一倍，当存在X轴和Y轴两个移动方向时，两个驱动轴的构件就必须迭加成一个整体，设备占据的空间很大，活动部件的几何尺寸及重量也很大。
本实用新型的目的在于：提供一种改进的透射率测量仪，特别是采用微束光源构成的非聚焦的光学系统以及探测器可移动的设备，能有效地简化结构，减少空间，减轻重量，有利于制造和调试，有利于设备自动化程度的提高。
本实用新型由探测器和传动机构组成，其特征在于：
由产生微束光的激光器作光源和接收微束光的光敏接收器组成无需聚焦的光学系统(探测器)，探测器和样品夹持机构分别由单片机控制通过各自的步进电机和减速传动机构沿X、Y轴作直线移动。
采用半导体激光器作光源，让发射的近于平行的微束光直射样品，光敏接收器20在光路中直接探测微束光的全部透射光的强度，从而实现了透射率的显微测量；在光路中，光斑面积等于实际的探测面积并小于显微测量所要求的面积，因此不需要采用限制通光面积的措施；光源与光敏接收器之间的距离很小(＜20mm)，微束光的发散角也很小，光路中光班面积的变化可忽略不计，因而不需要设置聚焦装置。光源发射的是高强度的单色光，选择波长灵敏区与光源波长对应的光敏三极管组成接收器，辅以一般的遮光措施就可避免外来的干扰。光信号经光敏三极管转换成电信号经放大后，由单片计算机的A/D转换器进入单片计算机进行计算处理。
可移动的探测器之传动机构由步进电机经减速器带动滚珠丝杠，探测器分别和导轨及滚珠丝杠作滚动接触，探测器可正确地沿X轴方向作直线往返移动，由于探测器与样品夹持机构(载样板)不直接接触，可以方便地安放和移出样品。
改变步进电机角位移的方向和角位移量(由单片计算机改变驱动信号)，满足探测点方向和位置的选择。
样品夹持机构的传动装置由步进电机经减速器和传动轴带动摩擦传动轮，与摩擦传动条摩擦传动接触，载样板夹持在摩擦传动条间，载样板可正确地沿Y轴方向作直线往返移动。
本实用新型除作定点测量外，还可按需要由单片计算机控制在测量范围内以一定的步距随机地选择测量点，还可对所要求的测线作扫描方式测量，通过对软件的改变，可将透射率换算成其它单位来表示和输出。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
(1).采用了非聚焦的光学系统，结构特别简单而可靠；
(2).取消了需人工干预的聚焦操作环节，设备的自动化程度高；
(3).传动由单片计算机控制，位移精确，测量精度高；
(4).移动式探测器使活动部件在X轴上的活动范围缩小近一半，由于X、Y二个驱动轴的机构分离成各自独立的部件，有利于制造和调试。
(5).有效地减轻整机重量，缩小设备的体积，降低了造价。
附图说明：
图1为本实用新型的传动结构和电路框图
图2为图1A-A剖视图
图3为图1B-B剖视图
图4为图1C-C剖视图
图5为激光器电原理图
图6为光敏接收器电原理图
图7为激光器电路图
结合实施例说明附图
图1为本实用新型的传动结构和电路框图，它包括单片计算机与各电路间的连接、探测器的传动机构和样品夹持机构的传动机构。
图2为图1A-A剖视图，探测器3由支架18、激光器19、光敏接收器20、滚轮16及滚珠丝杠螺母17组成一个可沿X轴作直线移动的整体。
采用半导体激光器19作光源，让发射的近于平行的微束光直射样品21，作为光源发射微束入射光的激光器19和接收全部透射光的光敏接收器20分别安装在支架18内的上下端，二者同心，支架18一侧安装有滚珠丝杠螺母17并套在滚珠丝杠1上，另一侧安有滚轮16靠在导轨2上作滚动接触；
光信号经光敏三极管T2转换成电信号送运算放大器U2放大后，经单片计算机11的A/D转换器进入单片计算机11进行计算处理。
图5为半导体激光器电原理图。限流电阻R2和激光二极管D1串联接于电源与开关三极管T1间，R1为T1的偏置。当单片计算机11发出选通信号，经U1反相，进三极管T1的基极使之导通，激光二极管D1开始工作，反之，三极管截止，激光二极管停止工作。
图6为光敏接收器的电原理图，光敏三极管T2与电阻R3.4.5组成桥式电路，经R6、R7进运放U2的输入端，其输出的电信号与光信号成反比，调节R8，可调整运放U2的输出零点，改变电阻R9可调整放大倍率。
探测器3的传动机构由步进电机7、X轴减速器6、滚珠丝杠1、支座4、轴承22及导轨2组成，步进电机7与X轴减速器6的输入端同轴，X轴减速器6的输出端与滚珠丝杠1同轴，导轨2与支座4固定接触，滚珠丝杠1通过轴承22与支座4滚动接触，滚珠丝杠1和导轨2平行地水平安装在支座4上。固定在探测器3两端的滚轮16和滚珠丝杠螺母17分别与导轨2和滚珠丝杠1作滚动接触。步进电机7通过减速器6将角位移传递给滚珠丝杠1，与滚珠丝杠1配套的滚珠丝杠螺母17将角位移转换成直线位移，并带动探测器3作直线位移，从而实现测量点的移动。改变步进电机7角位移的方向和角位移量(由单片计算机11改变驱动信号)，即可实现探测点在X轴的移动方向和移动距离的改变。
探测器移动的距离与步进电机角位移量的关系用下式表示：移动距离＝步距角×驱动步数×传动系数×丝杠导程/园周角
与步进电机7和32联轴安装的角位移传感器23和34将步进电机实际运转的角度信号送入计算机进行判断和处理，以避免步进电机失步而造成的驱动步数与实际运转步数不同的误差。
图7为步进电机驱动电路图，它适用于X和Y轴步进电机7和32。L1.2.3分别为步进电机的三相绕组。单片计算机11按步进电机的驱动方式发出驱动信号，分别输入反相器U3、4、5，经R10、11、12、U6、7、8和R13、14、15组成的光耦隔离后，分别驱动三极管T2、3、4使各绕组按驱动信号的要求工作。二极管D2、3、4分别与R16、17、18串联后，再分别与步进电机的绕组L1、2、3并联，以吸收绕组工作时产生的感应电流，起到保护作用。
图3为图1B-B剖视图，图4为图1C-C剖视图，样品夹持机构的传动由步进电机32、Y轴减速器31、传动轴30、摩擦传动轮38、摩擦传动条35、载样板5、滚轮36和42组成，步进电机32与Y轴减速器31的输入端同轴，Y轴减速器31的输出端通过传递角位移的固定在支架4内轴承37的传动轴30与固定在传动轴30中部两端的摩擦传动轮38同轴，两个摩擦传动轮38驱动摩擦传动条35，两根平行的摩擦传动条35由步进电机32通过减速器31将角位移转换成直线位移，装有样品21的载样板5夹持在两根平行的摩擦传动条35间作Y方向直线往返移动，从而实现了测量点在Y轴方向的移动。
装在支架4上的两个旋转偏心轴29，可调节滚轮36与摩擦传动条35间的压力，以保证摩擦传动条35与摩擦传动轮38间始终保持适当的压力。支架中有二个轴座39，轴座39各有一个滚轮42由轴40固定在轴座39内，一个支架上旋有螺帽27，螺帽27内有弹簧26顶住摩擦传动条35，旋转螺帽27，可调节滚轮43与摩擦传动条35间的压力，使载样板5及固定在两侧的摩擦传动条35作为一个整体在移动时紧靠左侧以消除X轴方向的活动间隙。
改变步进电机32角位移的方向和角位移量(由单片计算机11改变驱动信号)，满足探测点在Y轴上移动方向和距离的选择。
丝杠螺母17和磨擦传动条35的有效量程两端各有一限位开关24和25。
一个MCS-8098的CPU作核心的计算机11管理仪器的运行。它具有采样保持器和A/D转换器，可将运算放大器U2输出的模拟信号转换成数字量，并可进行计算和处理。由CPU发出步进电机的驱动信号，因而测量点的移动方向和移动距离均可按计算机软件的要求执行。
计算机11的输入设备主要是键盘13，可由此输入测量条件等参数。在输出设备中，LED显示器14显示输入的参数、仪器的状态和测量结果，绘图仪15可将量结果及计算结果用图形和数据形式输出，RS-232接口12则可与其它计算机通信，以便于测量数据的进一步处理和储存。
当激光器发射近红外光束时，选择对应此波段灵敏的光敏三极管可基本避免外来光的干扰。
本实用新型出于结构简单、体积小，其成本仅“9W微机型测微光度计”的五分之一以下。
Claims (9)
1.一种微束光源数控透射率测量仪由探测器和传动机构组成，其特征在于：由产生微束光的激光器作光源和接收微束光的光敏接收器组成 无需聚焦的光学系统(探测器)，通过各自的步进电机和减速传动机构沿X、Y轴作直线移动的探测器和样品夹持机构分别由单片机控制；
①籍滚珠丝杠(1)的角位移经滚珠丝杠螺母(17)转换成直线位移的探测器(3)由支架(18)、激光器(19)、光敏接收器(20)、滚轮(16)及滚珠丝杠螺母(17)组成一个可移动的整体，作为光源发射微束入射光的激光器(19)和接收全部透射光的光敏接收器(20)分别安装在支架(18)内的上下端，二者同心，支架(18)一侧安装有滚珠丝杠螺母(17)并套在滚珠丝杠(1)上，另一侧安有滚轮(16)靠在导轨(2)上作滚动接触；
②探测器(3)的传动机构由步进电机(7)、X轴减速器(6)、滚珠丝杠(1)、支座(4)、轴承(22)及导轨(2)组成，步进电机(7)与X轴减速器(6)的输入端同轴，X轴减速器(6)的输出端与滚珠丝杠(1)同轴，滚珠丝杠(1)通过轴承(22)和导轨(2)平行地安装存支座(4)上；
③样品移动的传动机构由步进电机(32)、Y轴减速器(31)、传动轴(30)、摩擦传动轮(38)、摩擦传动条(35)、载样板(5)和滚轮(36)及(42)组成，步进电机(32)与Y轴减速器(31)的输入端同轴，Y轴减速器(31)的输出端通过传递角位移的传动轴(30)与固定在传动轴(30)两端的摩擦传动轮(38)同轴，两个摩擦传动轮(38)与将角位移转换成直线位移的两根平行的摩擦传动条(35)作驱动摩擦，作Y方向直线移动的装有样品(21)的载样板(5)夹持在两根平行的摩擦传动条(35)间。
2.根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：支架(4)上有两个可调节滚轮(36)与摩擦传动条(35)间压力的旋转偏心轴(29)，支架中有二个轴座(39)，轴座(39)各有一个滚轮(42)由轴(40)固定在轴座(39)内，一个支架上旋有可调节滚轮(43)与摩擦传动条(35)间的压力的螺帽(27)，螺帽(27)内有弹簧(26)顶住摩擦传动条(35)。
3、根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：激光器(19)是由一近红外半导体激光器为主组成。
4.根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：光敏接收器(20)是由波长灵敏区与激光器波长对应的光敏三极管为主组成的。
5：根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：光敏接收器(20)与激光器(19)相距＜20mm。
6.根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于；单片计算机(11)按步进电机的驱动方式发出驱动信号控制步进电机(7)和(32)。
7.根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：探测器和样品位移的位移量，按步进电机的步距每步为0.01mm至0.1mm。
8.根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：步进电机(7)及(32)接有反馈信号的传感器(23)及(34)。
9.根据权利要求1所说的微束光源数控透射率测量仪，其特征在于：丝杠螺母(17)和摩擦传动条(35)的有效量程两端各有二个限位开关(24)和(25)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94212674 CN2251136Y (zh) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 微束光源数控透射率测量仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94212674 CN2251136Y (zh) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 微束光源数控透射率测量仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2251136Y true CN2251136Y (zh) | 1997-04-02 |
Family
ID=33829459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 94212674 Expired - Fee Related CN2251136Y (zh) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 微束光源数控透射率测量仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2251136Y (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102235955A (zh) * | 2010-04-22 | 2011-11-09 | 李榕浩 | 自动检测磨透报警停机方法及装置 |
| CN101876541B (zh) * | 2009-06-14 | 2012-06-27 | 吉林大学 | 车轴摆放偏斜角的胎廓识别装置 |
| CN102621910A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-01 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种基于epics的四刀狭缝控制系统及其控制方法 |
| CN102661936A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 江西农业大学 | 便携式重金属检测装置 |
| WO2014131224A1 (zh) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | 北京京东方光电科技有限公司 | 透过率检测设备 |
| CN105067595A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-18 | 中国地质大学（武汉） | 一种icp离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置 |
| CN110492768A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-22 | 苏州格远电气有限公司 | 整流桥电路 |
-
1994
- 1994-05-27 CN CN 94212674 patent/CN2251136Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101876541B (zh) * | 2009-06-14 | 2012-06-27 | 吉林大学 | 车轴摆放偏斜角的胎廓识别装置 |
| CN102235955A (zh) * | 2010-04-22 | 2011-11-09 | 李榕浩 | 自动检测磨透报警停机方法及装置 |
| CN102621910A (zh) * | 2012-04-16 | 2012-08-01 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种基于epics的四刀狭缝控制系统及其控制方法 |
| CN102661936A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 江西农业大学 | 便携式重金属检测装置 |
| WO2014131224A1 (zh) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | 北京京东方光电科技有限公司 | 透过率检测设备 |
| CN105067595A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-18 | 中国地质大学（武汉） | 一种icp离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置 |
| CN105067595B (zh) * | 2015-07-24 | 2017-08-25 | 中国地质大学（武汉） | 一种icp离子源火焰检测位置的调整方法及调整装置 |
| CN110492768A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-22 | 苏州格远电气有限公司 | 整流桥电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101696872B (zh) | 全跳动综合检查仪 | |
| CN2251136Y (zh) | 微束光源数控透射率测量仪 | |
| CN102353539B (zh) | 精密传动链光电测量机 | |
| CN202141438U (zh) | 蜗杆螺旋线误差与齿距误差的动态测量装置 | |
| CN112762832A (zh) | 一种带有辅助测量装置的驱动机构机械调零装置及方法 | |
| CN112066886B (zh) | 一种周向循环体零件尺寸及公差的视觉引导激光非接触精密测量装置 | |
| CN108534621B (zh) | 一种基于机器视觉的玻璃线纹尺自动校准装置 | |
| CN111765855B (zh) | 刀口形直尺工作棱边直线度自动测量装置 | |
| CN216621060U (zh) | 一种线位移传感器自动校准装置 | |
| CN1125320A (zh) | 一种凸轮轴综合参数检测仪 | |
| CN2704038Y (zh) | 自聚焦透镜聚焦性能测试仪 | |
| CN115493545A (zh) | 导轨安装面直线度误差的测量装置及方法 | |
| CN1641313A (zh) | 易拉罐开启口压痕残余厚度测量装置及其测量方法 | |
| CN111336924A (zh) | 一种透射式无指示光栅光学测量装置 | |
| CN218496122U (zh) | 一种小型一键式测量仪 | |
| CN218329806U (zh) | 一种用于零件内孔形状误差的测量装备 | |
| CN220933260U (zh) | 一种物镜切换装置 | |
| CN220932363U (zh) | 一种线齿轮精度检测装置 | |
| CN214150456U (zh) | 一种微米轴向运动调节装置 | |
| CN218926513U (zh) | 火焰切割机无传感器割炬高度测量装置 | |
| CN215033251U (zh) | 搓丝机的一种电驱送料装置 | |
| CN219757254U (zh) | 一种带材测宽及测偏装置 | |
| CN201107034Y (zh) | 一种双丝导航虚拟导轨装置 | |
| CN211783310U (zh) | 一种透射式无指示光栅光学测量装置 | |
| CN220039386U (zh) | 一种薄壁筒形件尺寸检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |