專利名稱：一種測量微轉(zhuǎn)角的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微轉(zhuǎn)角測量裝置。
用光電池測量位移和轉(zhuǎn)角在現(xiàn)代測量技術(shù)有廣泛的應(yīng)用，這種測量方法滯后小，精度高，由于把位移量和轉(zhuǎn)角量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，通過A/D轉(zhuǎn)換后易于用計算機進行聯(lián)機測量和處理。對微轉(zhuǎn)角的測量，通常是利用光反射的方法，以光路的延長來使微轉(zhuǎn)角產(chǎn)生遠大于噪聲信號的電信號變化，但這種方法使測量裝置變得體積龐大，而且光路的調(diào)節(jié)也較復(fù)雜。
本實用新型的目的是提供一種微轉(zhuǎn)角測量裝置，測量精度高，調(diào)節(jié)方便，測量裝置體積小。
為了達到上述目的，本實用新型微轉(zhuǎn)角測量裝置由兩片分別刻有許多同心扇形縫隙的不透光薄片相互平行放置而成，兩不透光薄片對應(yīng)縫隙的形狀、大小相同。其中一不透光薄片A固定在光電池表面，然后固定在支架上，光電池連接電壓測量儀表或處理信號的計算機接口，通過電壓測量儀表測量或計算機作出數(shù)據(jù)處理得微轉(zhuǎn)角變化量；另一不透光薄片B在照射光源與不透光薄片A之間，且固定在被測物體的轉(zhuǎn)軸上；被測物體的轉(zhuǎn)軸與不透光薄片A、B的連心線重合并垂直于不透光薄片A、B，不透光薄片A、B對應(yīng)的縫隙相互之間作部分遮光，使正反方向轉(zhuǎn)角均可測量。為了使衍射效應(yīng)影響減少至可忽略的地步，縫隙的最短邊長和縫隙的最小間距比照射光波波長大3個數(shù)量級以上。由于不透光薄片縫隙越小，則縫隙越多，測量精度越高，但縫隙太小將限制測量范圍，故縫隙的張角和縫隙間的張角應(yīng)是測量范圍的1倍至5倍，一般取2倍，以兼顧測量范圍和精度。兩片帶縫隙的不透光薄片A、B之間的間距不宜太大，使衍射效應(yīng)影響可以忽略，可以取0.5mm至5mm，一般取1mm。
扇形縫隙的制作和光電池的連接可以有兩種方法1．普通方法不透光薄片A、B相同，不透光薄片A縫隙下的各光電池串聯(lián)起來，以正極和負極作為輸出端連接電壓測量儀表或處理信號的計算機接口，不透光薄片A、B對應(yīng)的縫隙相互之間作部分遮光，此時的輸出信號作為測量的零點，測量正反方向轉(zhuǎn)角2．差分方法不透光薄片A、B的縫隙軸對稱分布，以對稱軸把不透光薄片A、B分為兩部分，在其中一部分，使不透光薄片A的縫隙對不透光薄片B對應(yīng)的縫隙順時針移動1/2最小縫隙張角，在另一部分，使不透光薄片A的縫隙對不透光薄片B對應(yīng)的縫隙逆時針移動1/2最小縫隙張角，移動后的最小縫隙間張角要大于最小縫隙張角。以該對稱軸為界，不透光薄片A縫隙下的各光電池平均分為左右兩組，組內(nèi)電池相互串聯(lián)，正極與另一組的正極(或負極與另一組的負極)連接，兩負極(或兩正極)作輸出(即差分接法)，連接電壓測量儀表或處理信號的計算機接口，調(diào)整不透光薄片A、B對應(yīng)縫隙相互之間的遮光部分，使輸出信號為零作為測量零點，測量正反方向轉(zhuǎn)角。
當(dāng)被測物體轉(zhuǎn)動時，微轉(zhuǎn)角反映在各縫隙的透光面積變化上。雖然各透光面積變化不大，但多縫隙的透光面積變化則可以產(chǎn)生較大的電信號變化，達到長光路反射的效果，獲得很高精確度和很大的信噪比，而測量儀器的體積明顯縮小。本裝置只要求各縫隙的光強穩(wěn)定、均勻，可以省去調(diào)節(jié)平行光路的麻煩。
本裝置通過轉(zhuǎn)向齒輪可以把轉(zhuǎn)角的變化變成位移的變化，用于微位移測量。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1為測量微轉(zhuǎn)角裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2為帶扇形縫隙的不透光薄片結(jié)構(gòu)圖。
圖1中，1為帶扇形縫隙的不透光薄片A，固定在支架上，其下邊緊貼光電池2，3為帶扇形縫隙的不透光薄片B，固定在被測物體的轉(zhuǎn)軸5上，4為照射光源的光線，1、2、3、4、5均在暗盒內(nèi)，以防外界光信號干擾。
圖2中，6為不透光薄片7上的扇形縫隙。扇形縫隙具有相同的圓心，各扇形縫隙的張角可以不同，要求最小的縫隙張角和最小的縫隙間張角是測量范圍1至5倍，以兼顧測量范圍和精度。
實施例以差分方法制作直徑72mm的不透光薄片A、B和連接光電池(每個半圓扇形排列11片10mm×10mm的光電池)。照射光源是25w的白熾燈(光波波長4000-7600A)，縫隙的最短邊長和縫隙的最小間距均為2.0mm，縫隙的最小張角為4.0°，測量范圍為±1.0°，不透光薄片A、B之間的間距為1mm。當(dāng)轉(zhuǎn)動竿作振幅為5×10-3弧度，頻率為1Hz的簡諧振動時，光電池輸出電壓峰峰值為80mv的簡諧波，屏蔽后的噪音信號在0.5mv以下。
權(quán)利要求1.一種測量微轉(zhuǎn)角的裝置，其特征是該裝置由兩片分別刻有許多同心扇形縫隙的不透光薄片相互平行放置而成，兩不透光薄片對應(yīng)縫隙的形狀、大小相同。其中一不透光薄片A固定在光電池表面，然后固定在支架上，光電池連接電壓測量儀表或處理信號的計算機接口；另一不透光薄片B在光源與不透光薄片A之間，固定在被測物體的轉(zhuǎn)軸上；兩片帶縫隙的不透光薄片A、B之間的間距取0.5mm至5mm；扇形縫隙的最短邊長和縫隙的最小間距比光波長大3個數(shù)量級以上；縫隙的張角和縫隙間的張角是測量范圍的1倍至5倍；被測物體的轉(zhuǎn)軸與不透光薄片A、B的連心線重合并垂直于不透光薄片A、B，不透光薄片A、B對應(yīng)的縫隙相互之間作部分遮光，不透光薄片A、B，光電池及光源均裝在暗盒內(nèi)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的測量微轉(zhuǎn)角的裝置，其特征是不透光薄片A縫隙下的各光電池串聯(lián)起來，以正極和負極作為信號輸出端，以不透光薄片A、B對應(yīng)的縫隙相互之間作部分遮光時的輸出信號作為測量的零點。
3.一種如權(quán)利要求1所述的測量微轉(zhuǎn)角的裝置，其特征是不透光薄片A、B的縫隙軸對稱分布，以對稱軸把不透光薄片A、B分為兩部分，在其中一部分，使不透光薄片A的縫隙對不透光薄片B對應(yīng)的縫隙順時針移動1/2最小縫隙張角，在另一部分，使不透光薄片A的縫隙對不透光薄片B對應(yīng)的縫隙逆時針移動1/2最小縫隙張角。以該對稱軸為界，不透光薄片A縫隙下的各光電池平均分為左右兩組，組內(nèi)電池相互串聯(lián)，正極與另一組的正極連接，兩負極作輸出，調(diào)整不透光薄片A、B對應(yīng)縫隙相互之間的遮光部分，使輸出信號為零作為測量零點。
4.一種如權(quán)利要求1、3所述的測量微轉(zhuǎn)角的裝置，其特征是縫隙的張角和縫隙間的張角為測量范圍2倍。
5.一種如權(quán)利要求1、4所述的測量微轉(zhuǎn)角的裝置，其特征是不透光薄片A、B之間的間距取1mm。
專利摘要本實用新型涉及一種微轉(zhuǎn)角測量裝置,該裝置由兩片分別刻有許多同心扇形縫隙的不透光薄片相互平行放置而成,其中一不透光薄片A固定在光電池表面,光電池連接電壓測量儀表或處理信號的計算機接口,另一不透光薄片B在照射光源與不透光薄片A之間,固定在被測物體的轉(zhuǎn)軸上,整個裝置均在暗盒內(nèi)。當(dāng)物體轉(zhuǎn)角發(fā)生微小變化時,引起光電池輸出電壓變化,通過電壓測量儀表測量或計算機作數(shù)據(jù)處理得微轉(zhuǎn)角變化量。本裝置體積小,測量精度高。
文檔編號G01B11/26GK2424445SQ0022829
公開日2001年3月21日 申請日期2000年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月27日
發(fā)明者林國淙, 張進修 申請人:中山大學(xué)