[发明专利]多功能智能型激光散斑干涉测量装置及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种激光散斑干涉测量物体离面位移的装置及其测量方法，尤其涉及一种多功能智能变温变压激光散斑干涉测量装置与方法，适用于在机械、土木、水利、电器、航空航天、兵器工业及生物医学等诸多领域中广泛应用。

背景技术：

自1960年世界上第一台红宝石激光器诞生以来，各类激光技术发展极为迅速，激光散斑测量物体力学、热学性能的技术，由于具有全场非接触、灵敏度高、结构简单等优点得到了广泛的应用。目前，国内外都有关于激光散斑测量物体离面位移等性质的报道，但在大多数已经报道的激光散斑测量系统中，存在装置结构单一、激光准直扩束系统设计简单、样品测试系统和测试内容单一、智能化程度不高等缺点，如：中国专利（授权公告号：CN100552431C）中激光器与分束器之间没有任何准直聚焦装置，由于激光器发出的激光束通常为高斯光束而且存在一定的发散角，入射到分束器上的激光通常不是平行光，被分束镜分光后光束发散，两束激光中满足光束相干条件的光较少，不利于干涉条纹的形成，而且能量利用率低；中国专利（授权公告号：CN100378432C）中激光器与分束器之间采用简单的凸透镜组作为准直扩束系统，激光器发出的高斯光束经简单的凸透镜后由于球差的存在不能会聚成同心光束，即不能会聚于一点，这样，经第二个凸透镜后，光束也不能以平行光入射到分束器。此外，在上述两项专利中，被测物品材料单一、外部环境条件单一，只能满足室温条件下对物体激光散斑特性的测试，智能化程度低，导致适用范围受限。

发明内容：

本发明的目的提供一种多功能、智能型、结构紧凑、方便灵活、高质量的激光散斑干涉测量装置，本发明的另一目的提供多功能智能型激光散斑干涉测量物体离面位移的方法。

本发明为了解决现有技术存在的智能化程度低，导致适用范围受限等技术问题以及为满足实际需求，提供的解决方案是：一种多功能智能型激光散斑干涉测量装置，包括激光发射器，分束器、反射镜，在由所述激光发射器、分束器和反射镜构成的水平光路上在激光发射器与分束器之间还设有光学准直系统；与所述水平光路垂直的光路上，面向所述分束器的S1面设置有样品测试系统，所述样品测试系统分别连接有电涡流加热系统和温度显示与控制系统；面向所述分束器的S2面，依次设置有CCD成像系统和计算机显示系统；其中：

所述光学准直系统中靠近激光发射器的水平光路上依次设置有负凹凸透镜，双凸透镜和孔径光阑，负凹凸透镜和双凸透镜均镀有0.6um波段增透膜；

所述分束器与水平光路的正向夹角为45°，靠近光学准直系统的一面镀有0.6um波段半透半反膜，靠近全反射镜的一面镀有0.6um波段增透膜；

所述反射镜靠近光路的一面镀有0.6um波段高反膜；

所述样品测试系统主要由固定台、材料架及固定挡板，通过测量转轴和定位螺杆将上述各部分串接夹紧固定而成；

所述固定台由竖直挡板与水平挡板底架构成，在所述竖直挡板上设有与材料架配合的挡板凹槽和通光孔；在所述水平挡板底架上设有与固定挡板配合的燕尾槽；

所述材料架由带长方形+圆形材料架或由带正方形+圆形材料架的透孔构成,其上设有温度传感测量区；

所述固定台上挡板凹槽、通光孔与材料架上的样品放置孔（MNOPQR）或样品放置孔（M’N’O’P’Q’R’）以及固定挡板上的转轴套筒和测量转轴位置相应；

所述固定挡板的平面板上设有螺丝孔和转轴套筒,转轴套筒的一端面上设有圆形孔径，另一端面上设有圆形孔径，转轴套筒靠近材料架的一端外表面缠有涡流线圈；所述固定挡板的底部为燕尾底座，与所述燕尾槽尺寸相匹配；

所述测量转轴由转轴旋钮、螺纹转子及半球形转轴头构成，所述转轴旋钮上带有转轴刻度；半球形转轴头与螺纹转子通过圆形孔径和圆形孔径在被测材料上施加应力；

所述定位螺丝通过螺丝孔和螺丝孔将固定挡板、固定台串接并夹紧固定；

所述电涡流加热系统是在转轴套筒靠近材料架的一端外表面缠有涡流线圈，涡流线圈与电源、电磁控制器、继电器串联成一闭合的回路，电磁控制器将220V、50-60Hz的交流电整流成直流电，再将直流电转换成频率为20-40KHz的高频高压电，高频电流流过涡流线圈提供交变涡流磁场通过样品材料，使材料高速发热，从而产生形变；