專利名稱：基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于物理實驗儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測量金屬絲微小變形
量的測量裝置。
背景技術(shù)：
在工程及科學(xué)實驗中，常需要測量微小長度變化量，如測量金屬絲的楊氏模量和測量金屬棒的線膨脹系數(shù)等，測量中常采用的方法是鏡面光杠桿配合千分尺進行測量，鏡面光杠桿是在光源旁邊安裝ー個望遠鏡，光源前面設(shè)置尺子，尺子對面設(shè)置ー鏡子，光杠桿一支腿與待測物相連，通過調(diào)整在望遠鏡里看到的尺子在鏡子里的像，從而得出長度變化量。但是，在測金屬絲的楊氏弾性模量時，由于其伸長量AL的值很小，約IO-Imm數(shù)量級，因此AL的測量通常是用望遠鏡觀察反射鏡中的標尺變化，并通過測量像的位置變化來求出金屬絲長度變化，在使用過程中，望遠鏡系統(tǒng)極易損壞，并且望遠鏡視場小、視差大，在調(diào)節(jié)和測量過程都較為困難。而且光杠桿望遠鏡尺組還存在這成套設(shè)備價格昂貴的不足。為了解決上述問題，專利號為200620110633.9的中國實用新型專利公開了ー種采用激光測量微小長度的光杠桿裝置，其包括“T”形支架，設(shè)置在“T”形支架下部的第一足尖、第二足尖和第三足尖，在“T”形支架的上部設(shè)有調(diào)節(jié)機構(gòu)以及與調(diào)節(jié)機構(gòu)連接的激光器，激光器發(fā)出的激光投射在發(fā)光光線前方的尺子上，讀取尺子上的讀數(shù)，通過計算測出微小長度的變化。但是由于市售的激光器所發(fā)射的光束并不是嚴格意義上的平行光，它仍有很大程度的發(fā)散，當(dāng)距離尺子越遠，在尺子上形成的光斑越大，測量時很難確定光斑的中心，從而使測量的精度大大降低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有的光杠桿望遠鏡測量系統(tǒng)存在的易損壞、視場小、視差大以及在測量過程不易調(diào)節(jié)的問題，提供ー種新型的微小長度測量裝置，其利用光學(xué)反射和光學(xué)會聚成像原理，將望遠鏡觀測改為反射成像光杠桿放大系統(tǒng)，使金屬絲微小伸長量的測量更精確，操作更簡単。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，包括底座、設(shè)置于底座上的前支腿和后支腿、設(shè)置于底座上的鏡片；該鏡片為包括反射鏡和設(shè)于所述反射鏡前的聚焦透鏡的組合鏡片。本實用新型在底座上設(shè)置有安裝鏡片的鏡架，鏡架與底座之間設(shè)置有微調(diào)螺栓。本實用新型的鏡架包括支架和設(shè)置于支架兩端的左側(cè)臂和右側(cè)臂，在左側(cè)臂和右側(cè)臂的相對內(nèi)側(cè)加工有用于安裝鏡片的凹槽。 本實用新型的左側(cè)臂和右側(cè)臂可相對支架水平相向移動或相互遠離。本實用新型的支架上表面加工有與側(cè)臂上凹槽位置對應(yīng)的凹槽。由以上可知，本實用新型采用反射鏡和聚焦透鏡組成組合鏡片，由聚焦透鏡將出射光線聚焦后才投射在標尺上，克服了光源發(fā)出的光散射的問題，更便于操作人員精確讀數(shù)，測量更精確，操作更簡単。

圖I是本實用新型的主視圖； 圖2是圖I的俯視圖；圖3是本實用新型的測量原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進ー步詳細地說明。
具體實施方式
如圖I及圖2所示，本實施例的測量裝置包括底座I、前支腿2、后支腿3、微調(diào)螺栓4、鏡架5以及組合鏡片，該組合鏡片包括反射鏡6和聚焦透鏡7。在底座I底部設(shè)置有一對前支腿2，底座I后部安裝有向后延伸的后支腿3，底座I上方設(shè)置有鏡架5，在鏡架5與底座I之間設(shè)置有微調(diào)螺栓4，通過旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺栓4可以使鏡架5上下移動，從而對鏡架5在豎直方向上的位置進行微調(diào)。鏡架5上安裝有反射鏡6和聚焦透鏡7，聚焦透鏡7位于反射鏡6的前方，即光源發(fā)出的光線先經(jīng)過聚焦透鏡7后被反射鏡6反射，再由聚焦透鏡7將光線會聚。作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，鏡架5的左右寬度可調(diào)節(jié)，如圖I所示，鏡架5包括支架5a、左側(cè)臂5b和右側(cè)臂5c，左側(cè)臂5b和右側(cè)臂5c呈L形，分別嵌套安裝在支架5a的兩端，左側(cè)臂5a和右側(cè)臂5c可相對支架5a水平相向移動或相互遠離，支架5a上設(shè)置有一套螺桿螺套平動機構(gòu)，該螺桿螺套平動機構(gòu)用于控制左側(cè)臂5b和右側(cè)臂5c的平移，該螺桿螺套平動機構(gòu)為機械設(shè)計中的常規(guī)設(shè)計，由位移調(diào)節(jié)螺紋旋鈕和固定在支架5a內(nèi)部的螺栓螺套構(gòu)成，左、右側(cè)臂之間的距離也可以直接用手調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)左、右側(cè)臂之間的距離，可以方便地更換不同尺寸的鏡片，此外，在左側(cè)臂5b和右側(cè)臂5c的相對內(nèi)側(cè)加エ有用于安裝鏡片的凹槽a，同樣，在支架5a上表面的相應(yīng)位置也可以加工用于放置鏡片的凹槽。參照圖3，平行光管100，即光源水平放置于標尺200的nQ位置處，測量裝置位于標尺200 —側(cè)，測量前可先調(diào)節(jié)微調(diào)螺栓4，使組合鏡片的鏡面法線與平行光管100發(fā)出光線重合，反射鏡6的鏡面M與標尺200之間的距離為D，聚焦透鏡7的焦距也為D，后支腿3到兩前支腿2間連線的距離為b。將待測金屬絲懸掛干支架上，上端固定于后支腿3上，下端加破碼對金屬絲施カ。測量時，光束由平行光管100出射，經(jīng)反射鏡6反射，由聚焦透鏡7會聚后照射在透明標尺200上。由于開始時，鏡面M的法線正好是水平的，則從平行光管100發(fā)出的光線與鏡面法線M重合，并反射到標尺200上的Iitl處；當(dāng)金屬絲被伸長A L時，后支腿3隨金屬絲下落AL，從而帶動組合鏡片旋轉(zhuǎn)0角，旋轉(zhuǎn)后的鏡面法線標為M’，根據(jù)光反射定律，光線Ontl和光線on間的夾角為2 0，則有tge = — tg20 =
b ；D由于0很小，所以，[0021]
權(quán)利要求1.基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，包括底座、設(shè)置于底座上的前支腿和后支腿、設(shè)置于底座上的鏡片；其特征在于所述鏡片為包括反射鏡和設(shè)于所述反射鏡前的聚焦透鏡的組合鏡片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，其特征在于在所述底座上設(shè)置有安裝鏡片的鏡架，所述鏡架與底座之間設(shè)置有微調(diào)螺栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，其特征在于所述鏡架包括支架和設(shè)置于支架兩端的左側(cè)臂和右側(cè)臂，在所述左側(cè)臂和右側(cè)臂的相對內(nèi)側(cè)加工有用于安裝鏡片的凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，其特征在于所述左側(cè)臂和右側(cè)臂可相對所述支架水平相向移動或相互遠離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，其特征在于所述支架上表面加工有與所述側(cè)臂上凹槽位置對應(yīng)的凹槽。
專利摘要一種基于反射會聚成像光杠桿系統(tǒng)的微小長度測量裝置，包括底座、設(shè)置于底座上的前支腿和后支腿、設(shè)置于底座上的鏡片；該鏡片為包括反射鏡和設(shè)于所述反射鏡前的聚焦透鏡的組合鏡片。本實用新型采用反射鏡和聚焦透鏡組成組合鏡片，由聚焦透鏡將出射光線聚焦后才投射在標尺上，克服了光源發(fā)出的光散射的問題，更便于操作人員精確讀數(shù)，使金屬絲微小伸長量的測量更精確，操作更簡單。
文檔編號G01B11/02GK202372144SQ20112056024
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者劉洋, 宋金茂, 徐強, 趙文娟, 馬紅玉 申請人:西安電子科技大學(xué)