專利名稱：高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)檢測(cè)器，特別涉及一種微振動(dòng)領(lǐng)域使用的高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，屬于振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
A-B光電二極管陣列檢測(cè)器是由光電二極管陣列檢測(cè)器(photodiodearray)A(以下簡(jiǎn)稱為A)和光電二極管陣列檢測(cè)器B(以下簡(jiǎn)稱為B)以及差分器組成，其輸出的信號(hào)為同A和B所接收到的激光強(qiáng)度的差成正比的電壓信號(hào)。本實(shí)用新型由于采用了激光器發(fā)射出的激光束在A和B上的移動(dòng)掃描過(guò)程來(lái)反應(yīng)盒體相對(duì)于質(zhì)量塊的移動(dòng)，并最終獲得高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器自身的振動(dòng)信號(hào)，而現(xiàn)有的振動(dòng)檢測(cè)器大都采用的是壓電效應(yīng)，因此，和現(xiàn)有的振動(dòng)檢測(cè)器相比較，該高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的靈敏度極高，原始信號(hào)失真度極小。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于微振動(dòng)探測(cè)的靈敏度極高的振動(dòng)檢測(cè)器。
本實(shí)用新型是通過(guò)測(cè)量振動(dòng)對(duì)激光束產(chǎn)生的移動(dòng)來(lái)得到振動(dòng)信號(hào)。為了測(cè)量激光束的移動(dòng)，我們把激光束投射到A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的兩個(gè)光電二極管陣列檢測(cè)器A和B的結(jié)合處。激光束在結(jié)合處的移動(dòng)將在光電二極管陣列檢測(cè)器A和B上產(chǎn)生不同的信號(hào)輸出。這兩個(gè)不同信號(hào)的差分A-B即給出了激光束相對(duì)于光電二極管陣列檢測(cè)器A和B接合處的移動(dòng)。另外，為了使微振動(dòng)源能夠造成激光束在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器上的相對(duì)移動(dòng)，我們把它們通過(guò)減震裝置(彈簧、或單擺、或磁懸浮等)分隔開。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器包括激光器、A-B光電二極管陣列檢測(cè)器，還包括有盒體、減振裝置和接口，接口安裝在盒體上，減振裝置裝在盒體內(nèi)壁上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在減振裝置上，激光器固定在盒體內(nèi)壁上，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，其送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。
所述減振裝置由彈簧和質(zhì)量塊組成，彈簧的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊固定在彈簧的另一端，所述A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在質(zhì)量塊上。
所述減振裝置也可由細(xì)線和質(zhì)量塊組成，細(xì)線的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊懸掛在細(xì)線的另一端，所述A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在質(zhì)量塊上。
所述減振裝置還可由磁場(chǎng)生成器和抗磁質(zhì)量塊組成，磁場(chǎng)生成器固定在盒體內(nèi)壁上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場(chǎng)生成器產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下處于磁懸浮狀態(tài)。磁場(chǎng)生成器可以為永磁體或電磁體或超導(dǎo)體，所述抗磁質(zhì)量塊為永磁體或電磁體或超導(dǎo)體。
本實(shí)用新型的目的也可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，該高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，包括激光器、A-B光電二極管陣列檢測(cè)器，還包括有盒體、減振裝置和接口，接口安裝在盒體上，減振裝置裝在盒體內(nèi)壁上，，激光器固定在減振裝置上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在盒體內(nèi)壁上，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，其送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。
所述減振裝置由彈簧和質(zhì)量塊組成，彈簧的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊固定在彈簧的另一端，所述激光器固定在質(zhì)量塊上。
所述減振裝置也可由細(xì)線和質(zhì)量塊組成，細(xì)線的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊懸掛在細(xì)線的另一端，所述激光器固定在質(zhì)量塊上。
所述減振裝置還可由磁場(chǎng)生成器和抗磁質(zhì)量塊組成，磁場(chǎng)生成器固定在盒體內(nèi)壁上，激光器固定在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場(chǎng)生成器產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下處于磁懸浮狀態(tài)。磁場(chǎng)生成器可以為永磁體或電磁體或超導(dǎo)體，所述抗磁質(zhì)量塊為永磁體或電磁體或超導(dǎo)體。
本發(fā)明由于采用了激光器在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器上的掃描過(guò)程來(lái)反應(yīng)盒體相對(duì)于質(zhì)量塊的移動(dòng)，并最終獲得高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器自身的振動(dòng)信號(hào)，因此該高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的靈敏度極高，原始信號(hào)失真度極小，其靈敏度甚至可以高到能測(cè)量到原子級(jí)別的微小振動(dòng)或移動(dòng)。在進(jìn)行高分辨率顯微鏡成像或高精密測(cè)量時(shí)，本發(fā)明可以用來(lái)分析桌面或?qū)嶒?yàn)背景振動(dòng)干擾的強(qiáng)度和來(lái)源，本發(fā)明在測(cè)量物體的質(zhì)量和質(zhì)量的變化方面也有很大的應(yīng)用。這是因?yàn)闇y(cè)量物體質(zhì)量的一個(gè)重要的方法是將其放入到一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)中，并通過(guò)測(cè)量該系統(tǒng)的共振頻率來(lái)測(cè)量該物體的質(zhì)量。因此，利用本發(fā)明對(duì)這種共振頻率或其變化的精確測(cè)量就可精確地測(cè)量出物體的質(zhì)量或其變化。本發(fā)明也可應(yīng)用于地震或海嘯監(jiān)測(cè)以及周期運(yùn)動(dòng)物體的磨損(如高速旋轉(zhuǎn)車輪的軸承是否有異常或裂縫)等。


附圖1是本發(fā)明實(shí)施例中采用彈簧減振的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖1中的1是激光器、2是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器、3是質(zhì)量塊、4是彈簧、5是激光束、6是接口、7是光電二極管陣列檢測(cè)器A、8是光電二極管陣列檢測(cè)器B、9是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線、10是激光器的外接電源線、11是盒體。
附圖2是本發(fā)明實(shí)施例中采用彈簧減振的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2中的12是激光器、13是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器、14是質(zhì)量塊、15是彈簧、16是激光束、17是接口、18是光電二極管陣列檢測(cè)器A、19是光電二極管陣列檢測(cè)器B、20是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線、21是激光器的外接電源線、22是盒體。
附圖3是本發(fā)明實(shí)施例中采用單擺減振的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3中的23是激光器、24是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器、25是質(zhì)量塊、26是細(xì)線、27是激光束、28是接口、29是光電二極管陣列檢測(cè)器A、30是光電二極管陣列檢測(cè)器B、31是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線、32是激光器的外接電源線、33是盒體。
附圖4是本發(fā)明實(shí)施例中采用單擺減振的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4中的34是激光器、35是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器、36是質(zhì)量塊、37是細(xì)線、38是激光束、39是接口、40是光電二極管陣列檢測(cè)器A、41是光電二極管陣列檢測(cè)器B、42是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線、43是激光器的外接電源線、44是盒體。
附圖5是本發(fā)明實(shí)施例中采用磁懸浮減振的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5中的45是激光器、46是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器、47是抗磁質(zhì)量塊、48是磁場(chǎng)生成器、49是激光束、50是接口、51是光電二極管陣列檢測(cè)器A、52是光電二極管陣列檢測(cè)器B、53是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線、54是激光器的外接電源線、55是盒體。
附圖6是本發(fā)明實(shí)施例中采用磁懸浮減振的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6中的56是激光器、57是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器、58是抗磁質(zhì)量塊、59是磁場(chǎng)生成器、60是激光束、61是接口、62是光電二極管陣列檢測(cè)器A、63是光電二極管陣列檢測(cè)器B、64是A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線、65是激光器的外接電源線、66是盒體。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種實(shí)施方式參見附圖1，彈簧的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊固定在彈簧的另一端，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在質(zhì)量塊上，激光器固定在盒體內(nèi)壁上，并使其送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。此時(shí)，由于激光器送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B收到的光信號(hào)的強(qiáng)度相等，故A-B光電二極管陣列檢測(cè)器信號(hào)的輸出為零。當(dāng)振動(dòng)沿AB所在直線方向發(fā)生時(shí)，由于的質(zhì)量塊的慣性和彈簧對(duì)質(zhì)量塊的減振作用，使得質(zhì)量塊和盒體的振動(dòng)不同步，從而A-B光電二極管陣列檢測(cè)器和激光器的振動(dòng)不同步，并發(fā)生了相對(duì)位移，固定在盒體內(nèi)壁上的激光器發(fā)出的激光束偏離了固定在質(zhì)量塊上的A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間位置，故A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B收到的光信號(hào)的強(qiáng)度不等，因此，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器將有一個(gè)不為零的電壓信號(hào)輸出，這時(shí)的信號(hào)輸出實(shí)際上記錄了激光器相對(duì)于A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的振動(dòng)情況，該信號(hào)通過(guò)接口被送入盒體外的信號(hào)處理系統(tǒng)，由于質(zhì)量塊的振動(dòng)是可解的受迫振動(dòng)，信號(hào)很容易被分離處理。從而可以簡(jiǎn)單地獲得高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的振動(dòng)信號(hào)。并可通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的質(zhì)量和/或彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的檢測(cè)靈敏度。
上述高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器中的激光器和A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的安裝位置也可對(duì)調(diào)，即激光器安裝在質(zhì)量塊上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器安裝在盒體內(nèi)壁上(參見附圖2)。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式參見附圖3，細(xì)線的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊懸掛在細(xì)線的另一端。A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在質(zhì)量塊上，激光器固定在盒體內(nèi)壁上，并使其送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。此時(shí)，由于激光器送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B收到的光信號(hào)的強(qiáng)度相等，故A-B光電二極管陣列檢測(cè)器信號(hào)的輸出為零。當(dāng)振動(dòng)在水平面沿AB所在直線方向發(fā)生時(shí)，由于質(zhì)量塊的慣性和單擺的減振作用，使得質(zhì)量塊和盒體的振動(dòng)不同步，固定在盒體內(nèi)壁上的激光器發(fā)出的激光束偏離了固定在質(zhì)量塊上的A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間位置，故A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B收到的光信號(hào)的強(qiáng)度不等，因此，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器將有一個(gè)不為零的電壓信號(hào)輸出，這時(shí)的信號(hào)輸出實(shí)際上記錄了激光器相對(duì)于A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的振動(dòng)情況，該信號(hào)通過(guò)信號(hào)接口被送入盒體外的信號(hào)處理系統(tǒng)，由于質(zhì)量塊的振動(dòng)是可解的受迫振動(dòng)，信號(hào)很容易被分離處理。從而可以簡(jiǎn)單地獲得高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的振動(dòng)信號(hào)。并可通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的質(zhì)量和/或細(xì)線的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的檢測(cè)靈敏度。該方式適用于檢測(cè)沿水平方向的振動(dòng)。
上述高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器中的激光器和A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的安裝位置也可對(duì)調(diào)，即激光器安裝在質(zhì)量塊上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器安裝在盒體內(nèi)壁上(參見附圖4)。
本發(fā)明的再一種實(shí)施方式參見附圖5，磁場(chǎng)生成器固定在盒體內(nèi)壁上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器裝在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場(chǎng)生成器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用下處于磁懸浮狀態(tài)。激光器固定在盒體內(nèi)壁上，并使其送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器A和B結(jié)合處的中間，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。此時(shí)，由于激光器送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B收到的光信號(hào)的強(qiáng)度相等，故A-B光電二極管陣列檢測(cè)器信號(hào)的輸出為零。當(dāng)振動(dòng)在沿AB所在直線發(fā)生時(shí)，由于抗磁質(zhì)量塊的慣性和懸浮磁場(chǎng)的減振作用，使得抗磁質(zhì)量塊的振動(dòng)為不同步于盒體的振動(dòng)，固定在盒體內(nèi)壁上的激光器發(fā)出的激光束偏離了A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間位置，故A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B收到的光信號(hào)的強(qiáng)度不等，因此，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器將有一個(gè)不為零的電壓信號(hào)輸出，這時(shí)的信號(hào)輸出實(shí)際上記錄了激光器相對(duì)于A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的振動(dòng)情況，該信號(hào)通過(guò)信號(hào)接口被送入盒體外的信號(hào)處理系統(tǒng)，由于抗磁質(zhì)量塊的振動(dòng)是可解的受迫振動(dòng)，信號(hào)很容易被分離處理。從而可以簡(jiǎn)單地獲得高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的振動(dòng)信號(hào)。并可通過(guò)調(diào)節(jié)抗磁質(zhì)量塊的質(zhì)量和/或磁場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器的檢測(cè)靈敏度。
上述高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器中的激光器和A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的安裝位置也可對(duì)調(diào)，即激光器安裝在抗磁質(zhì)量塊上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器安裝在盒體內(nèi)壁上(參見附圖6)。
對(duì)于以上各實(shí)施方式，在對(duì)振動(dòng)源進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)時(shí)，只需將該高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器固定在待測(cè)振動(dòng)源上，并隨振動(dòng)源一起振動(dòng)既可。
權(quán)利要求1.一種高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，包括激光器、A-B光電二極管陣列檢測(cè)器，其特征在于還包括有盒體、減振裝置和接口，接口安裝在盒體上，減振裝置裝在盒體內(nèi)壁上，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器和激光器分裝在盒體內(nèi)的減振裝置和非減振裝置上，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，其送出的激光束投射在A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的兩個(gè)光電二極管陣列檢測(cè)器A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，其特征在于所述減振裝置由彈簧和質(zhì)量塊組成，彈簧的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊固定在彈簧的另一端，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在質(zhì)量塊上，激光器安裝在盒體內(nèi)壁上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，其特征在于所述減振裝置由細(xì)線和質(zhì)量塊組成，細(xì)線的一端固定在盒體內(nèi)壁上，質(zhì)量塊懸掛在細(xì)線的另一端，A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在質(zhì)量塊上，激光器安裝在盒體內(nèi)壁上。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，其特征在于所述減振裝置由磁場(chǎng)生成器和抗磁質(zhì)量塊組成，磁場(chǎng)生成器固定在盒體內(nèi)壁上，所述A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場(chǎng)生成器產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下處于磁懸浮狀態(tài)，激光器安裝在盒體內(nèi)壁上。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，其特征在于所述A-B光電二極管陣列檢測(cè)器和激光器也可對(duì)調(diào)安裝，即A-B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在盒體內(nèi)壁上，激光器安裝在質(zhì)量塊上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的一種高靈敏度振動(dòng)檢測(cè)器，其結(jié)構(gòu)包括激光器、A－B光電二極管陣列檢測(cè)器，還包括有盒體、減振裝置和接口，接口安裝在盒體上，減振裝置裝在盒體內(nèi)壁上，A－B光電二極管陣列檢測(cè)器固定在減振裝置上，激光器固定在盒體內(nèi)壁上，激光器的電源由內(nèi)接電池或外接電源通過(guò)接口提供，其送出的激光束投射在A－B光電二極管陣列檢測(cè)器的A和B結(jié)合處的中間，A－B光電二極管陣列檢測(cè)器的輸出信號(hào)線與接口連接。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度極高、原始信號(hào)失真度小等優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型特別適用于微振動(dòng)領(lǐng)域的高精度測(cè)量。
文檔編號(hào)G01M7/02GK2844881SQ20052006980
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者陸輕鋰, 陸輕鈾 申請(qǐng)人:陸輕鋰