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

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種適用于微振動探測的靈敏度極高的振動檢測器。
本實用新型是通過測量振動對激光束產(chǎn)生的移動來得到振動信號。為了測量激光束的移動，我們把激光束投射到A-B光電二極管陣列檢測器的兩個光電二極管陣列檢測器A和B的結(jié)合處。激光束在結(jié)合處的移動將在光電二極管陣列檢測器A和B上產(chǎn)生不同的信號輸出。這兩個不同信號的差分A-B即給出了激光束相對于光電二極管陣列檢測器A和B接合處的移動。另外，為了使微振動源能夠造成激光束在A-B光電二極管陣列檢測器上的相對移動，我們把它們通過減震裝置(彈簧、或單擺、或磁懸浮等)分隔開。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，該高靈敏度振動檢測器包括激光器、A-B光電二極管陣列檢測器，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器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。
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器固定在質(zhì)量塊上。
所述減振裝置還可由磁場生成器和抗磁質(zhì)量塊組成，磁場生成器固定在盒體內(nèi)壁上，A-B光電二極管陣列檢測器固定在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場生成器產(chǎn)生的磁場作用下處于磁懸浮狀態(tài)。磁場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。
本實用新型的目的也可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)，該高靈敏度振動檢測器，包括激光器、A-B光電二極管陣列檢測器，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器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。
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生成器和抗磁質(zhì)量塊組成，磁場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)量塊在磁場生成器產(chǎn)生的磁場作用下處于磁懸浮狀態(tài)。磁場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器上的掃描過程來反應(yīng)盒體相對于質(zhì)量塊的移動，并最終獲得高靈敏度振動檢測器自身的振動信號，因此該高靈敏度振動檢測器的靈敏度極高，原始信號失真度極小，其靈敏度甚至可以高到能測量到原子級別的微小振動或移動。在進(jìn)行高分辨率顯微鏡成像或高精密測量時，本發(fā)明可以用來分析桌面或?qū)嶒灡尘罢駝痈蓴_的強(qiáng)度和來源，本發(fā)明在測量物體的質(zhì)量和質(zhì)量的變化方面也有很大的應(yīng)用。這是因為測量物體質(zhì)量的一個重要的方法是將其放入到一個振動系統(tǒng)中，并通過測量該系統(tǒng)的共振頻率來測量該物體的質(zhì)量。因此，利用本發(fā)明對這種共振頻率或其變化的精確測量就可精確地測量出物體的質(zhì)量或其變化。本發(fā)明也可應(yīng)用于地震或海嘯監(jiān)測以及周期運(yùn)動物體的磨損(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器A、8是光電二極管陣列檢測器B、9是A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線、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器A、19是光電二極管陣列檢測器B、20是A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線、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器A、30是光電二極管陣列檢測器B、31是A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線、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器A、41是光電二極管陣列檢測器B、42是A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線、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器、47是抗磁質(zhì)量塊、48是磁場生成器、49是激光束、50是接口、51是光電二極管陣列檢測器A、52是光電二極管陣列檢測器B、53是A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線、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器、58是抗磁質(zhì)量塊、59是磁場生成器、60是激光束、61是接口、62是光電二極管陣列檢測器A、63是光電二極管陣列檢測器B、64是A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線、65是激光器的外接電源線、66是盒體。
具體實施方式
本發(fā)明的一種實施方式參見附圖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接口提供，A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。此時，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器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測器的A和B收到的光信號的強(qiáng)度相等，故A-B光電二極管陣列檢測器信號的輸出為零。當(dāng)振動沿AB所在直線方向發(fā)生時，由于的質(zhì)量塊的慣性和彈簧對質(zhì)量塊的減振作用，使得質(zhì)量塊和盒體的振動不同步，從而A-B光電二極管陣列檢測器和激光器的振動不同步，并發(fā)生了相對位移，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器的A和B收到的光信號的強(qiáng)度不等，因此，A-B光電二極管陣列檢測器將有一個不為零的電壓信號輸出，這時的信號輸出實際上記錄了激光器相對于A-B光電二極管陣列檢測器的振動情況，該信號通過接口被送入盒體外的信號處理系統(tǒng)，由于質(zhì)量塊的振動是可解的受迫振動，信號很容易被分離處理。從而可以簡單地獲得高靈敏度振動檢測器的振動信號。并可通過調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的質(zhì)量和/或彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)來調(diào)節(jié)高靈敏度振動檢測器的檢測靈敏度。
上述高靈敏度振動檢測器中的激光器和A-B光電二極管陣列檢測器的安裝位置也可對調(diào)，即激光器安裝在質(zhì)量塊上，A-B光電二極管陣列檢測器安裝在盒體內(nèi)壁上(參見附圖2)。
本發(fā)明的另一種實施方式參見附圖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接口提供，A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。此時，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器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測器的A和B收到的光信號的強(qiáng)度相等，故A-B光電二極管陣列檢測器信號的輸出為零。當(dāng)振動在水平面沿AB所在直線方向發(fā)生時，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器的A和B收到的光信號的強(qiáng)度不等，因此，A-B光電二極管陣列檢測器將有一個不為零的電壓信號輸出，這時的信號輸出實際上記錄了激光器相對于A-B光電二極管陣列檢測器的振動情況，該信號通過信號接口被送入盒體外的信號處理系統(tǒng)，由于質(zhì)量塊的振動是可解的受迫振動，信號很容易被分離處理。從而可以簡單地獲得高靈敏度振動檢測器的振動信號。并可通過調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的質(zhì)量和/或細(xì)線的長度來調(diào)節(jié)高靈敏度振動檢測器的檢測靈敏度。該方式適用于檢測沿水平方向的振動。
上述高靈敏度振動檢測器中的激光器和A-B光電二極管陣列檢測器的安裝位置也可對調(diào)，即激光器安裝在質(zhì)量塊上，A-B光電二極管陣列檢測器安裝在盒體內(nèi)壁上(參見附圖4)。
本發(fā)明的再一種實施方式參見附圖5，磁場生成器固定在盒體內(nèi)壁上，A-B光電二極管陣列檢測器裝在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場生成器所產(chǎn)生的磁場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接口提供，A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。此時，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器的A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測器的A和B收到的光信號的強(qiáng)度相等，故A-B光電二極管陣列檢測器信號的輸出為零。當(dāng)振動在沿AB所在直線發(fā)生時，由于抗磁質(zhì)量塊的慣性和懸浮磁場的減振作用，使得抗磁質(zhì)量塊的振動為不同步于盒體的振動，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器的A和B收到的光信號的強(qiáng)度不等，因此，A-B光電二極管陣列檢測器將有一個不為零的電壓信號輸出，這時的信號輸出實際上記錄了激光器相對于A-B光電二極管陣列檢測器的振動情況，該信號通過信號接口被送入盒體外的信號處理系統(tǒng)，由于抗磁質(zhì)量塊的振動是可解的受迫振動，信號很容易被分離處理。從而可以簡單地獲得高靈敏度振動檢測器的振動信號。并可通過調(diào)節(jié)抗磁質(zhì)量塊的質(zhì)量和/或磁場的強(qiáng)度來調(diào)節(jié)高靈敏度振動檢測器的檢測靈敏度。
上述高靈敏度振動檢測器中的激光器和A-B光電二極管陣列檢測器的安裝位置也可對調(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器安裝在盒體內(nèi)壁上(參見附圖6)。
對于以上各實施方式，在對振動源進(jìn)行振動檢測時，只需將該高靈敏度振動檢測器固定在待測振動源上，并隨振動源一起振動既可。
權(quán)利要求1.一種高靈敏度振動檢測器，包括激光器、A-B光電二極管陣列檢測器，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器的兩個光電二極管陣列檢測器A和B結(jié)合處的中間，A-B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度振動檢測器，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檢測器，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檢測器，其特征在于所述減振裝置由磁場生成器和抗磁質(zhì)量塊組成，磁場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器固定在抗磁質(zhì)量塊上，該抗磁質(zhì)量塊在磁場生成器產(chǎn)生的磁場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檢測器，其特征在于所述A-B光電二極管陣列檢測器和激光器也可對調(diào)安裝，即A-B光電二極管陣列檢測器固定在盒體內(nèi)壁上，激光器安裝在質(zhì)量塊上。
專利摘要本實用新型涉及振動檢測領(lǐng)域的一種高靈敏度振動檢測器，其結(jié)構(gòu)包括激光器、A－B光電二極管陣列檢測器，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器的A和B結(jié)合處的中間，A－B光電二極管陣列檢測器的輸出信號線與接口連接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度極高、原始信號失真度小等優(yōu)點(diǎn)，本實用新型特別適用于微振動領(lǐng)域的高精度測量。
文檔編號G01M7/02GK2844881SQ20052006980
公開日2006年12月6日 申請日期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 申請人:陸輕鋰