[发明专利]多功能智能型激光散斑干涉测量装置及方法

摘要

多功能智能型激光散斑干涉测量装置及方法，通过光学准直系统、分束器、反射镜、材料测试系统以及CCD成像系统与温度传感技术和单片机技术相结合，实现了导磁导电等材料在不同温度和压力下离面位移的测量。光学准直系统具有准直和消除球差的作用，为高质量干涉成像提供了保障；材料架能实现对圆柱形、正方体、长方体等不同材料、形状大小的样品做离面位移测量实验，应用范围广；通过量化旋转角度能判断施压大小；采用电涡流加热系统提高测试物品的温度，使实验研究不受客观温度环境的影响；温度传感器与单片机提高了测温的精确性，使温控系统更加智能化。测量装置具有结构紧凑、方便灵活、成像质量高、智能化等特点，适于在机械、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。

主权项

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，其特征在于：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（1），双凸透镜（2）和孔径光阑（3），所述负凹凸透镜（1）和双凸透镜（2）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有固定台（4）、材料架（5）及固定挡板（6），通过测量转轴（7）和定位螺杆（8）将上述各部分串接夹紧固定而成；所述固定台（4）由竖直挡板（4a）与水平挡板底架（4b）构成，在所述竖直挡板（4a）上设有与材料架（5）配合的挡板凹槽（4c）和通光孔（4d）；在所述水平挡板底架（4b）上设有与固定挡板（6）配合的燕尾槽（4f）；所述材料架（5）由带长方形+圆形材料架（5a）或由带正方形+圆形材料架（5a’）的透孔构成,其上设有温度传感测量区；所述固定台（4）上挡板凹槽（4c）、通光孔（4d）与材料架（5）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（6）上的转轴套筒（6c）和测量转轴（7）位置相应；所述固定挡板（6）的平面板（6a）上设有螺丝孔（6b）和转轴套筒（6c）,转轴套筒（6c）的一端面上设有圆形孔径（6d），另一端面上设有圆形孔径（6e），转轴套筒（6c）靠近材料架的一端外表面缠有涡流线圈（6f）；所述固定挡板（6）的底部为燕尾底座（6g），与所述燕尾槽（4f）尺寸相匹配；所述测量转轴（7）由转轴旋钮（7a）、螺纹转子（7b）及半球形转轴头（7c）构成，所述转轴旋钮（7a）上带有转轴刻度（7d）；半球形转轴头（7c）与螺纹转子（7b）通过圆形孔径（6e）和圆形孔径（6d）在被测材料上施加应力；所述定位螺丝（8）通过螺丝孔（6b）和螺丝孔（4e）将固定挡板（6）、固定台（4）串接并夹紧固定；所述电涡流加热系统是在转轴套筒（6c）靠近材料架的一端外表面缠有涡流线圈（6f），涡流线圈（6f）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（6f）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；所述温度显示与控制系统，是采用DS18B20数字温度传感器与STC12C5A60S2单片机作为控制核心，利用外部供电实现二者的连接；DS18B20数字温度传感器置于材料架（5）的温度传感测量区（5b）或温度传感测量区（5b’），进行温度采集，将采集到的温度信号通过单片机转化为数字显示信号，当DS18B20数字温度传感器采集到的温度超过设定的温度上限时，单片机将控制继电器使涡流线圈所在电路断开,不再进行样品材料加热，当温度低于所设定的温度下限时，单片机将控制继电器使涡流线圈（6f）所在电路连接,进行样品材料加热。