[发明专利]一种牛顿环应力测量装置

说明书

技术领域

本发明属于光学设备技术领域，具体涉及一种牛顿环应力测量装置。

背景技术

牛顿环是典型的等厚干涉现象，应用领域广泛，可应用于判断透镜表面凹凸、测量透镜表面曲率半径、精确检验光学元件表面质量和测量液体折射率等，其在光学测量方面的重要应用之一是测量平凸透镜的曲率半径。在传统测量方法中，对测量结果影响最大的是牛顿环仪三个螺丝的松紧程度不同所导致的牛顿环变形应力，实验表明，在同等测量条件下，螺丝拧得越紧测量误差越大，导致测量误差大的主要原因是牛顿环变形应力，目前已有的牛顿环的测量装置无法精确测量玻璃体发生形变时受到的应力大小，从而难以通过应力校准提高测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种牛顿环应力测量装置，解决了现有牛顿环的测量装置无法精确测量玻璃体发生形变时受到的应力大小的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种牛顿环应力测量装置，包括底座，底座的凹槽中放置有传感器，传感器的探头高于底座的凹槽上表面，传感器的探头上放置有平面镜，平面镜上放置有平凸透镜，平凸透镜的凸面与平面镜接触，平凸透镜的平面边缘上放置有上盖，上盖通过固定螺丝与底座连接，上盖与底座之间有空隙；传感器的信号线穿过底座上的通孔与测量仪器连接，测量仪器用于显示传感器采集到的应力。

本发明的特点还在于，

传感器、平面镜、平凸透镜同轴。

传感器采用型号为HT-7303M3。

本发明的有益效果是：使用本发明一种牛顿环应力测量装置，可以精确测量由于螺丝松紧程度造成的玻璃体发生形变时受到的应力，从而提高了曲率半径的测量精度。

附图说明

图1是本发明一种牛顿环应力测量装置的结构示意图；

图2是本发明一种牛顿环应力测量装置中测量仪器的工作原理流程图。

图中，1.钠光灯，2.读数显微镜，3.反射镜，4.固定螺丝，5.上盖，6.底座，7.传感器，8.通孔，9.测量仪器，10.平面镜，11.平凸透镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种牛顿环应力测量装置，如图1所示，包括底座6，底座6的凹槽中放置有传感器7，传感器7的探头高于底座6的凹槽上表面，传感器7的探头上放置有平面镜10，平面镜10上放置有平凸透镜11(平凸透镜11由于凸面曲率半径R较大，外观可近似为圆形薄板)，平凸透镜11的凸面与平面镜10接触，平面镜10除与平凸透镜11和传感器7接触外不与其他任何部件接触，传感器7、平面镜10、平凸透镜11同轴，平凸透镜11的平面边缘上放置有上盖5，上盖5通过固定螺丝4与底座6连接，固定螺丝4拧紧的过程中，上盖5不会与底座6相接触，即上盖5与底座6之间有空隙；传感器7的信号线穿过底座6上的通孔8与测量仪器9连接，测量仪器9用于显示传感器7采集到的应力。图1中钠光灯1为牛顿环实验提供光源，光源经过反射镜3入射到平凸透镜11中，最后通过读数显微镜2读取牛顿环暗环半径。

本发明一种牛顿环应力测量装置，在牛顿环仪的平面镜10和底座6之间加入了高精度压力传感器7，平面镜10只与平凸透镜11和传感器7接触，平凸透镜11受到平面镜10竖直向上的应力F，根据力的相互作用原理，平面镜10受到平凸透镜11竖直向下的应力F，平凸透镜11和平面镜10受到的应力F大小相等方向相反。而平面镜10中心处上表面受到竖直向下的应力F，其下表面会受到传感器7探头竖直向上的力F，综上所述，传感器7采集的力F等于平凸透镜11受到的应力F。经过配套测量仪器9处理传感器7输出信号可以得到平凸透镜11受到的应力F大小。

其中，与传感器7配套的测量仪器9的工作原理如图2所示，传感器7受应力F作用输出相应的电压信号，应力F和电压值的大小成线性关系，传感器7型号为HT-7303M3，额定供电电源条件下，电压信号小于10毫伏，为了方便单片机控制模数转换，首先将传感器7输出信号经过变送器将微弱小信号进行适当放大，然后使用单片机(MSP430)控制模数转换将模拟信号转换为数字信号，最后通过液晶显示屏(1602液晶显示)将转换结果进行显示。

本发明一种牛顿环应力测量装置，结构简单，操作方便，可以精确测量由于螺丝松紧程度造成的玻璃体发生形变时受到的应力，从而提高了曲率半径的测量精度。