[實用新型]光纖微傳感表面形貌和粗糙度測量裝置

有效

• 申請號: 201220061119.6
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN202533048U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 蔣奇;張帥帥;楊猛;盧麗勝
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及一種測量儀，尤其是一種光纖微傳感表面形貌和粗糙度測量裝置。

背景技術

加工件表面粗糙度是指工件表面的加工痕跡的平整和光滑程度，它是加工零件的重要特性指標之一。隨著近代工業生產加工水平與相關科學技術的發展，世界各國在這一領域做出的研究也頗為深入，各國的科技工作者都試圖尋找一種不受人為因素影響、測量效率更高的表面測量儀。從探測方式上，表面粗糙度測量可以分為非接觸和接觸式兩種，非接觸式測量利用對表面形貌沒有影響的手段間接反映被測表面信息，如，依靠光學、電磁波和圖像處理等手段實現表面粗糙度測量的方法。這種方法不會引起工件表面劃傷與變形，但受光學材料性能、工件安裝、傾斜程度以及環境因素影響過大，而且其結構復雜，不便攜帶，其使用受到了一定的限制。從技術原理上，表面粗糙度測量方法常見有：粗糙度樣板比較法(被測表面與標有一定高度參數的粗糙度樣板相比較來確定粗糙度參數的方法)，光切顯微鏡測量法(利用光切原理，借助光切顯微鏡測量表面粗糙度)，干涉顯微鏡測量法(是采用光波干涉原理測量)，電動輪廓儀感觸法(也叫針描法，采用電動輪廓儀，利用儀器的觸針與被測表面相接觸，并使觸針以一定速度沿著被測表面移動，由于被測表面有微小的峰谷，使觸針在滑動的同時還沿輪廓的垂直方向上下運動。觸針運動的微小變化通過傳感器轉換成電信號，記錄顯示)。在現代測量中，越來越高的技術指標和測量精度要求有新型、快速、柔性好、能直接進行非破壞檢測的傳感器實現非接觸測量。光纖用于傳感是光電子技術的新結晶，它具有常規檢測技術不可比擬的諸多優點，而且能實現“傳”和“感”的合二為一，所以用光纖傳感器進行非接觸測量是當今測量領域中傳感技術發展的主導方向之一。但目前見到的光纖表面粗糙度傳感器主要是利用光纖對光的傳輸特性。當一束光以角度θi入射到被測表面時，如果表面是理想光滑的，入射光將沿鏡反射方向全部反射；如果表面是粗糙的，入射光的一部分或全部會產生散射并偏離鏡反射角θs，因此空間某角度內的光能變化，可以反映表面粗糙度的特征。光纖光柵傳感器可以測量1個微應變的微小位移變化，且具有靈敏，質量輕，徑細，利用此原理，可制作成觸針式表面粗糙度和工件表面形貌度測量儀器。

發明內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單，使用方便，測量精度高的光纖微傳感表面形貌和粗糙度測量裝置。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

一種光纖微傳感表面形貌和粗糙度測量裝置，包括一立柱，所述立柱上套有一個水平設置的能夠上下移動的工作臺，所述工作臺上設有若干孔，每個孔中均設有一個能上下微調的伸出桿及彈性細觸針，所述彈性細觸針設置于伸出桿的下端，所述彈性細觸針表面上刻槽敷設有光纖布拉格光柵，光纖布拉格光柵通過光纖與光纖光柵解調器相連，光纖光柵解調器通過線路與數據處理裝置相連。

所述立柱上套有精密滾軸絲杠，工作臺通過螺絲套在精密滾珠絲杠上，由精密驅動機構驅動滾珠絲杠轉動，帶動工作臺上下移動。

所述伸出桿通過微調機構設置于工作臺的孔中，所述微調機構與螺旋測微器的微調機構一致，在此不再贅述。

所述伸出桿下端焊接彈性細觸針，光纖布拉格光柵沿著彈性細觸針縱向方向表面刻槽敷設，保證光纖布拉格光柵僅僅受細觸針的壓力和張伸力。若干彈性觸針上的光纖布拉格光柵通過光纖連接到光纖光柵解調儀上，分析出觸針受的壓應變和張伸應變，解調儀連接計算機進一步數據處理，結合觸針的空間排列和位置，描繪出工件表面形貌和粗糙度。

所述工作臺下面是放置工件的移動導軌工作臺，用來移動工件，進行工件表面粗糙度的掃面測量。

本實用新型采用上述技術方案，應用時，將工作臺調節至被測試件上部，通過微調彈性細觸針，使所有彈性觸針的針頭均接觸于被測試件表面，然后由精密驅動機構驅動放置檢測工件的導軌工作臺等速水平移動，觸針感受被測表面的粗糙度和形貌，引起彈性細觸針的不同受力微變形、微位移，每個光纖布拉格光柵產生與微位移成線性關系的反射譜中心波長漂移，反射譜變化經光纖傳輸到光纖光柵解調器，再經數據處理裝置，分析工件表面的面粗糙度和形貌，即可確定被測試件表面形貌和粗糙度。

本實用新型的有益效果是，光纖光柵檢測微位移精確度、靈敏度高，觸針徑細可檢查工件內部的粗糙度，可多個觸針排列，作線掃描，形成面粗糙度和形貌度，經計算機進一步處理，可得到工件表面形貌度圖像，效率高，儀器結構簡單，成本低。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖；