[實用新型]一種使用激光的光杠桿裝置

無效

• 申請號: 200920171996.7
• 申請日: 2009-05-12
• 公開（公告）號: CN201575793U
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 強曉明
• 申請（專利權）人: 強曉明
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬領域??本實用新型涉及將微小的高度(長度)變化量通過光路放大后進行測量的儀器裝置，尤其是使用于物理實驗的儀器裝置。

背景技術??現有光杠桿裝置一般由全反射平面鏡、尺讀望遠鏡，刻度尺等構成。測量微小高度(長度)變化量的原理如圖1所示。平面鏡的前足擱于一個固定不動的平臺，后足則擱于另一個高度可以升降的平臺，前后足之間距離為D。假定平面鏡的法線和望遠鏡光軸在同一直線上，且望遠鏡光軸和刻度尺垂直，刻度尺上a點發出的光線經過平面鏡反射進入望遠鏡，可在望遠鏡中十字叉絲處讀到a點的刻度，設為H₀。若平面鏡的后足升降一個微小的高度Δh，引起平面鏡及其法線轉過角度根據反射定律，反射光線則轉過角度此時在望遠鏡十字叉絲處見到尺上b點的像，設刻度為H₁。

因Δh很小，且Δh＜＜D，因此亦很小，故有

設平面鏡鏡面到刻度尺尺面的距離為s，因H₁-H₀＜＜s，則有

(1)(2)式中消去有

2ΔhD=H1-H0s]]>

令ΔH＝H₁-H₀，有

Δh=D2sΔH---(3)]]>

由(3)式可見，利用光杠桿裝置測量微小高度(長度)變化量的實質是：將微小高度(長度)的變化量Δh經光杠桿裝置轉變為微小角度的變化再經尺讀望遠鏡轉變為刻度尺上較大的讀數變化量ΔH。通過測量ΔH，實現對微小高度(長度)變化量Δh的測量。這樣不但可以提高測量的準確度，而且可以實現非接觸測量。2s/D稱為光杠桿的放大倍數。增大s，減小D，光杠桿的放大倍數增大。但預置過大的s，過小的D，系統的抗干擾性能變差。因此，實際測量時一般選取s≈1.50m，D≈7cm左右，光杠桿的放大倍數可達40倍。

現有光杠桿裝置的不足之處：1、由于所測高度(長度)變化量Δh的數值往往極小，放大倍數仍嫌不足。2、光路的調節比較煩雜。3、測試場所自然光照不充足時，需要額外的照明。

發明內容??采用激光器可以為解決以上問題提供一種有效途徑，但由于激光器投射到刻度尺上的光斑的邊緣不清晰，因此需要提供一種測定光斑位置的低成本的方法。本實用新型通過一種簡單方法確定激光器在刻度尺上投射的光斑位置的刻度，從而使光杠桿裝置中可以很方便地采用激光器，成倍地增大s值，大幅度提高放大倍數。同時也使裝置的光路調節變得十分簡便。并使平面反射鏡的反射面可以使用更牢固更便宜的不透明材料。整個裝置的生產成本也大幅度下降。

本實用新型提供的光杠桿裝置由半導體激光器，平面反射鏡、刻度尺、讀數板等構成，所依據的對微小高度(長度)的變化量進行放大后測量的原理不變。激光器射出一束激光，經處于豎直狀態的平面鏡反射后，在遠處的刻度尺上投射出一個光斑。調節激光器，使激光器出射點的高度，與其在直尺上的光斑的高度相同。當所測物體的高度(長度)發生微小變化Δh，同時使平面鏡后足位置也升降Δh，改變了平面鏡反射角，從而使刻度尺上的光班位置發生相應的移動。測出光斑位置的改變量。即可依公式(3)計算出Δh的數值。