[发明专利]一种探测多维应力作用下微小形变的装置

说明书

技术领域：

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种光电检测实验装置。

背景技术：

电子技术发展到现在，人们可以利用传感器测量各种非电信号，如用电桥测量应变片电阻的微小变化以测量微小形变，也有提出用光干涉法测量微小形变，但是整体来说还没有成熟的技术准确地测量各种微小的应力形变，尤其是检测多维微小应变的大小和方向。

发明内容：

针对以上问题，本发明的目的就是提供一种探测多维应力作用下微小形变的装置，用光反射测量多维应力形变的大小和方向。

本发明的技术方案如下：

一种探测多维应力作用下微小形变的装置，所述装置包括激光发生器、软质反光薄板、表面可反光的半球体、硬质反光薄板和光敏传感器；所述软质反光薄板平行固定在硬质反光薄板之上，在两者之间形成光线入射狭缝，所述表面可反光的半球体分布于软质反光薄板下表面；所述激光发生器设置于狭缝一侧之外，入射光线朝向狭缝，并斜上方对向软质反光薄板和表面可反光的半球体；所述光敏传感器设置狭缝另一侧，与激光发生器相对。

所述软质反光薄板采用内表面镀有反光膜的软质材料，是在微小应力0.001-0.1牛作用下能发生形变的材料。

所述表面可反光的半球体的材质与软质反光薄板的材料相同，上面镀有反光膜，球面极易反光，其切面圆可以和软质反光薄板粘连在一起，或者它们可以是一体成型的。

所述激光发生器可以按照需要发射各种强度和脉冲的单色激光，激光头对准软质反光薄板平行和反光半球体，光线可以很方便的进入。激光头的角度可按需要可以调节，光线入射角度为10-60°。

软质反光薄板是通过支架平行固定在硬质反光薄板之上，所述支架是硬质材料，也可以是软质材料，它是全透光材料的。

所述光敏传感器可以是四象限光敏传感器，也可以是其它光敏传感器，能够把从软质材料的狭缝中出射的光学信号转为电信号。

本装置结构简单，可以准确地测量各种微小的应力形变，尤其是检测多维微小应变的大小和方向。

附图说明：

图1是本装置的结构图。

具体实施方式：

以下结合附图详细说明本装置：

整个装置如图1所示，其包括激光发生器6、软质反光薄板1、表面可反光的半球体2、硬质反光薄板4和光敏传感器5。软质反光薄板1通过支架3平行固定在硬质反光薄板4之上，在两者之间形成光线入射的狭缝7，软质反光薄板1下表面分布有许多表面可反光的半球体2。软质反光薄板采用的是内表面镀有反光膜的软质材料硅胶，该材料在微小应力（0.001-0.1牛）作用下能发生形变。表面可反光的半球体的材质与软质反光薄板的材料相同。激光发生器6设置于狭缝7外一侧，入射光线朝向狭缝，并斜向上方对向软质反光薄板和表面可反光的半球体，角度为10-60°。光敏传感器5固定于狭缝另一侧，并且与激光发生器相对。在实际应用中，激光发生器6可以单独固定，放置于狭缝外侧。

激光发生器6发射出的激光从狭缝的进光口进入由软质反光板1和表面可反光的半球体2与硬质反光薄板4形成的狭缝7中，当与软质反光薄板1接触的探测物发生微小形变时，发生的微小形变时会引起1和4之间的发生局部的变化，光线照射在软质反光薄板1和表面可反光的半球体2的不同部位，产生不同方向的反射，发射光经过硬质反光薄板4发射，最后导致原来的光路发生变化，这种变化被光敏传感器5感知并且给出数据，由于软质反光薄板1和表面可反光的半球体2的形变可以受外界形变的影响，它的改变是多维的，故可以利用光路在光敏传感器5上反应形变位置和亮度即方向和大小，也就能判断出各方向上应变的大小和方向。

使用时可以根据需要将该装置固定在一个平面上，探测该平面上在受到垂直应变时出现的形变大小。可以分布在待测物体的表面，探测各个方向上因为应力产生的形变的大小和方向。

本发明可以用在测量物体微小形变如板材或者测量其它需要的场合。

所述光敏传感器可以是搏盛四象限so66a或者其它型号，软质反光薄膜和球状反光体的材料可以是硅胶的，在上面镀反光膜。