一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，涉及一種微力檢測(cè)裝置。以解決現(xiàn)有的力傳感器分辨率低等的問題。本發(fā)明的手動(dòng)二維平臺(tái)固定在二維平臺(tái)連接板上，檢測(cè)器固定座固定在手動(dòng)二維平臺(tái)上，檢測(cè)器固定在檢測(cè)器固定座上，激光調(diào)整支座固定在激光支座連接板上，激光器固定在激光調(diào)整支座上，反射鏡設(shè)置在反射鏡固定座的上部，懸臂梁固定片通過兩個(gè)夾緊片固定在載荷支座的上部，懸臂梁的一端水平固定在懸臂梁固定片上，懸臂梁的另一端設(shè)有光纖，透鏡支座連接板固定在一維手動(dòng)平臺(tái)上，透鏡支座固定在透鏡支座連接板上，透鏡鑲嵌在透鏡支座上，激光器、懸臂梁、反射鏡、透鏡和檢測(cè)器組成檢測(cè)光路。本發(fā)明用于光纖拉錐的微力檢測(cè)。
【專利說明】—種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微力檢測(cè)裝置，具體涉及一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著微操作技術(shù)的迅速發(fā)展，微力的檢測(cè)已受到人們的日益關(guān)注。熔融拉錐是指加熱使光纖熔化，同時(shí)在兩端拉伸光纖，使光纖熔融區(qū)域成為錐形過渡段，制作光纖耦合器。在光纖熔融拉錐中，光纖受到的拉力大約在O?IOmN之間，傳統(tǒng)的力傳感器一般不滿足測(cè)量的要求。微力測(cè)量按照工作原理主要分為壓阻式、電容式和光電式。壓阻式微力測(cè)量利用壓阻效應(yīng)進(jìn)行力的測(cè)量，此種方法測(cè)量方便，靈敏度高，但是電阻的溫漂會(huì)降低測(cè)量的準(zhǔn)確性。電容式微力測(cè)量是利用電容板之間的距離變化來檢測(cè)力的大小，此種方法溫漂小，但是測(cè)量值存在非線性的特點(diǎn)。光電式檢測(cè)受力部件的光路變化來檢測(cè)力的大小，此種方法測(cè)量精度高，分辨率高，操作空間小，受環(huán)境變化小，容易實(shí)現(xiàn)微力的測(cè)量，但還是無法解決傳統(tǒng)力傳感器的分辨率低，一般不能檢測(cè)光纖拉錐中光纖受到的微拉力問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，以解決傳統(tǒng)力傳感器的分辨率低，一般不能檢測(cè)光纖拉錐中光纖受到的微拉力問題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置包括工作臺(tái)；所述微力檢測(cè)裝置還包括檢測(cè)單元、光源單元、反射單元、載荷施加單元和聚焦單元，
[0006]所述檢測(cè)單元包括二維平臺(tái)連接板、手動(dòng)二維平臺(tái)、檢測(cè)器固定座和檢測(cè)器，二維平臺(tái)連接板豎直固定在工作臺(tái)上，手動(dòng)二維平臺(tái)固定在二維平臺(tái)連接板上，檢測(cè)器固定座固定在手動(dòng)二維平臺(tái)上，檢測(cè)器固定在檢測(cè)器固定座上，
[0007]所述光源單元包括激光支座連接板、激光調(diào)整支座和激光器，激光支座連接板固定在工作臺(tái)上，激光調(diào)整支座固定在激光支座連接板上，激光器固定在激光調(diào)整支座的V型槽中，
[0008]所述反射單元包括反射鏡和反射鏡固定座,反射鏡固定座固定在工作臺(tái)上,反射鏡固定在反射鏡固定座的上部，
[0009]所述載荷施加單元包括載荷支座、兩個(gè)夾緊片、懸臂梁固定片、懸臂梁和光纖，載荷支座固定在工作臺(tái)上，懸臂梁固定片通過兩個(gè)夾緊片固定在載荷支座的上部，懸臂梁的一端水平固定在懸臂梁固定片上，光纖垂直固定在懸臂梁上，
[0010]所述聚焦單元包括透鏡支座、透鏡、透鏡支座連接板和一維手動(dòng)平臺(tái)，一維手動(dòng)平臺(tái)固定在工作臺(tái)上，透鏡支座連接板固定在一維手動(dòng)平臺(tái)上，透鏡支座固定在透鏡支座連接板上，透鏡鑲嵌在透鏡支座上，
[0011]激光器發(fā)出的激光照射到硅懸臂梁上，經(jīng)過發(fā)射鏡反射和透鏡聚焦到檢測(cè)器上，構(gòu)成了檢測(cè)光路。[0012]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下:
[0013]1、本發(fā)明通過光電相結(jié)合的方法通過檢測(cè)懸臂梁的彎曲撓度來檢測(cè)光纖受到的拉力。激光器、懸臂梁、發(fā)射鏡、透鏡和檢測(cè)器組成檢測(cè)光路。激光器發(fā)射的激光照射懸臂梁上，反射到反射鏡上，經(jīng)過透鏡的聚焦，最后照射到檢測(cè)器上，懸臂梁受力受到彎曲時(shí)，其上的激光光斑的位置發(fā)生變化，反射到檢測(cè)器上的光斑位置也發(fā)生變化，通過檢測(cè)光斑的位置檢測(cè)懸臂梁的撓度，能夠計(jì)算得到懸臂梁受力的大小，計(jì)算檢測(cè)器輸出四象限的電壓得到光斑的位置。
[0014]2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用光電結(jié)合的方法檢測(cè)微力，測(cè)量穩(wěn)定，分辨率高，能夠檢測(cè)光纖熔融拉錐的微拉力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是光源單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是反射單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是載荷施加單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是聚焦單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的檢測(cè)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括工作臺(tái)I ;其特征在于:所述微力檢測(cè)裝置還包括檢測(cè)單元2、光源單元3、反射單元4、載荷施加單元5和聚焦單元6,
[0017]所述檢測(cè)單元2包括二維平臺(tái)連接板2-1、手動(dòng)二維平臺(tái)2-2、檢測(cè)器固定座2_3和檢測(cè)器2-4，二維平臺(tái)連接板2-1豎直固定在工作臺(tái)I上，手動(dòng)二維平臺(tái)2-2固定在二維平臺(tái)連接板2-1上，檢測(cè)器固定座2-3固定在手動(dòng)二維平臺(tái)2-2上，檢測(cè)器2-4固定在檢測(cè)器固定座2-3上，
[0018]所述光源單元3包括激光支座連接板3-1、激光調(diào)整支座3-2和激光器3_3，激光支座連接板3-1固定在工作臺(tái)I上，激光調(diào)整支座3-2固定在激光支座連接板3-1上，激光器3-3固定在激光調(diào)整支座3-2的V型槽中，
[0019]所述反射單元4包括反射鏡4-1和反射鏡固定座4-2，反射鏡固定座4-2固定在工作臺(tái)I上，反射鏡4-1固定在反射鏡固定座4-2的上部，
[0020]所述載荷施加單元5包括載荷支座5-1、兩個(gè)夾緊片5-2、懸臂梁固定片5_3、懸臂梁5-4和光纖5-5，載荷支座5-1固定在工作臺(tái)I上，懸臂梁固定片5-3通過兩個(gè)夾緊片5-2固定在載荷支座5-1的上部，懸臂梁5-4的一端水平固定在懸臂梁固定片5-3上，光纖5-5垂直固定在懸臂梁5-4上，
[0021]所述聚焦單元6包括透鏡支座6-1、透鏡6-2、透鏡支座連接板6_3和一維手動(dòng)平臺(tái)6-4,—維手動(dòng)平臺(tái)6-4固定在工作臺(tái)I上，透鏡支座連接板6-3固定在一維手動(dòng)平臺(tái)6-4上，透鏡支座6-1固定在透鏡支座連接板6-3上，透鏡6-2鑲嵌在透鏡支座6-1上，
[0022]激光器3-3發(fā)出的激光照射到硅懸臂梁5-4上，經(jīng)過發(fā)射鏡4_1反射和透鏡6_1聚焦到檢測(cè)器2-4上，構(gòu)成了檢測(cè)光路。
[0023]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖5說明，本實(shí)施方式的懸臂梁5-4采用硅材質(zhì)制成。如此設(shè)計(jì)本實(shí)施方式，娃材料的靈敏度和表面反射率好。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明，本實(shí)施方式的檢測(cè)器2-4為四象限光電位置檢測(cè)器。如此設(shè)置本實(shí)施方式，便于檢測(cè)激光光斑中心的位置。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖5說明，本實(shí)施方式的懸臂梁5-4的一端通過氰基丙烯酸乙酯水平固定在懸臂梁固定片5-3上。如此設(shè)置本實(shí)施方式，固定更加牢固、可靠。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖5說明，本實(shí)施方式的光纖5-5通過氰基丙烯酸乙酯垂直固定在懸臂梁5-4上。如此設(shè)置本實(shí)施方式，固定更加牢固、可靠。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0027]本發(fā)明的工作原理:
[0028]本實(shí)施方式中的調(diào)節(jié)二維手動(dòng)平臺(tái)2-2、激光調(diào)整支座3-2、反射鏡固定座4_2、一維手動(dòng)平臺(tái)6-4，使激光器3-3發(fā)出的激光經(jīng)過懸臂梁5-4和反射鏡4-1的發(fā)射、透鏡6_2的聚焦到四象限光電位置檢測(cè)器2-4的中心，使其出輸出信號(hào)的為零。
[0029]采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)四象限探測(cè)器的量程、重復(fù)性和分辨力的測(cè)試標(biāo)定。
[0030]結(jié)合圖1-圖7，懸臂梁的一端固定，當(dāng)懸臂梁受力變形時(shí)，梁的彎曲撓度Φ
【權(quán)利要求】
1.一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，包括工作臺(tái)(I);其特征在于:所述微力檢測(cè)裝置還包括檢測(cè)單元(2)、光源單元(3)、反射單元(4)、載荷施加單元(5)和聚焦單元(6), 所述檢測(cè)單元(2)包括二維平臺(tái)連接板(2-1)、手動(dòng)二維平臺(tái)(2-2)、檢測(cè)器固定座(2-3)和檢測(cè)器(2-4)，二維平臺(tái)連接板(2-1)豎直固定在工作臺(tái)(I)上，手動(dòng)二維平臺(tái)(2-2 )固定在二維平臺(tái)連接板(2-1)上，檢測(cè)器固定座(2-3 )固定在手動(dòng)二維平臺(tái)(2-2 )上，檢測(cè)器(2-4)固定在檢測(cè)器固定座(2-3)上， 所述光源單元(3)包括激光支座連接板(3-1)、激光調(diào)整支座(3-2)和激光器(3-3)，激光支座連接板(3-1)固定在工作臺(tái)(I)上，激光調(diào)整支座(3-2)固定在激光支座連接板(3-1)上，激光器(3-3)固定在激光調(diào)整支座(3-2)的V型槽中， 所述反射單元(4)包括反射鏡(4-1)和反射鏡固定座(4-2)，反射鏡固定座(4-2)固定在工作臺(tái)(I)上，反射鏡(4-1)固定在反射鏡固定座(4-2)的上部， 所述載荷施加單元(5)包括載荷支座(5-1)、兩個(gè)夾緊片(5-2)、懸臂梁固定片(5-3)、懸臂梁(5-4 )和光纖(5-5 )，載荷支座(5-1)固定在工作臺(tái)(I)上，懸臂梁固定片(5-3 )通過兩個(gè)夾緊片(5-2)固定在載荷支座(5-1)的上部，懸臂梁(5-4)的一端水平固定在懸臂梁固定片(5-3)上，光纖(5-5)垂直固定在懸臂梁(5-4)上， 所述聚焦單元(6 )包括透鏡支座(6-1)、透鏡(6-2 )、透鏡支座連接板(6-3 )和一維手動(dòng)平臺(tái)(6-4)，一維手動(dòng)平臺(tái)(6-4)固定在工作臺(tái)(I)上，透鏡支座連接板(6-3)固定在一維手動(dòng)平臺(tái)(6-4 )上，透鏡支座(6-1)固定在透鏡支座連接板(6-3 )上，透鏡(6-2 )鑲嵌在透鏡支座(6-1)上， 激光器(3-3)發(fā)出的激光照射到硅懸臂梁(5-4)上，經(jīng)過發(fā)射鏡(4-1)反射和透鏡(6-1)聚焦到檢測(cè)器(2-4)上，構(gòu)成了檢測(cè)光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，其特征在于:所述懸臂梁(5-4)采用娃材質(zhì)制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，其特征在于:所述檢測(cè)器(2-4)為四象限光電位置檢測(cè)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，其特征在于:所述懸臂梁(5-4)的一端通過氰基丙烯酸乙酯水平固定在懸臂梁固定片(5-3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于光纖拉錐的微力檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光纖(5-5)通過氰基丙烯酸乙酯垂直固定在懸臂梁(5-4)上。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK103557972SQ201310611098
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】榮偉彬, 張偉, 王樂鋒, 曹陽, 鄭晴 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)