专利名称：光学平台隔振性能声光调制检测装置与检测方法
技术领域：
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及光学平台隔振性能声光调制检测装置与方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，实验仪器精度不断提高，同时对实验环境的要求越来越高，光学平台是提供这一条件的基础性设施之一。而隔振效果作为光学平台最主要的性能之一，在使用过程中由于其整体结构的形变，特别是所用隔振材料的老化或疲劳、形变会使其隔振性能逐渐发生变化，甚至对环境振动产生放大作用，因此光学平台隔振性能的检测，是其制造和使用过程中必不可少的环节。《激光与光电子学进展》2008年第8期“光学平台结构及性能检测”一文中给出了一种“迈克尔逊干涉实时测量防振性能的方法及光路”，该方法使用迈克尔逊干涉仪进行检测，在检测过程中，光路调试难度大，且虽然平台台面的振动可以引起光程差的变化，但光程差的变化与台面振动并无明确的解析关系，难以准确评估光学平台的隔振性能。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、调试方便、隔振效果显示直观的光学平台隔振性能声光调制检测装置。本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种使用光学平台隔振性能声光调制检测装置检测光学平台隔振性能的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是在光学平台的中心位置放置台面水槽，地面上光学平台的前侧放置地面水槽，地面水槽和台面水槽的长度方向与光学平台的长度方向平行，地面水槽和台面水槽内装有水，光学平台左侧地面上设置有安装架、右侧地面上设置有显示屏，安装架上设置有激光器和位于激光器激光出射方向的分束镜，在分束镜的透射光方向设置有分束反射镜，激光器上设置有通过导线与计算机相连的CXD摄像头，分束镜的反射光方向地面水槽的中心平面上设置有左地面反射镜、分束反射镜的反射光方向光学平台上台面水槽的中心平面上设置有左台面反射镜，地面水槽的左侧壁中心线上端左地面反射镜的反射光方向上设置有光阑，台面水槽的左侧壁中心线上端位置左台面反射镜的反射光方向上设置有光阑，地面水槽内水面反射光方向地面上设置有右地面反射镜，台面水槽内水面反射光方向光学平台上设置有右台面反射镜，显示屏位于右地面反射镜和右台面反射镜的反射光方向。本发明的地面水槽和台面水槽长方形水槽。本发明的地面水槽和台面水槽内的水位高度相同。本发明的光阑的孔径为2. 3mm。
本发明的地面水槽底部中心与台面水槽底部中心在地面上投影点之间的距离至少为光学平台宽度的I. I倍。
上述光学平台隔振性能声光调制检测装置检测光学平台隔振性能的方法由下述步骤组成。I、在地面水槽、台面水槽内分别注入蒸馏水，地面水槽和台面水槽内蒸馏水的水位高度为80mm。2、分别调整左地面反射镜和左台面反射镜的角度至左地面反射镜和左台面反射镜的反射光通过光阑，分别与地面水槽、台面水槽长度方向的侧壁平行，使左地面反射镜的反射激光束在地面水槽水面上的入射点位于地面水槽对角线相交的中心位置、反射激光束与地面水槽内水面的入射角为88. 5°，使左台面反射镜的反射激 光束在台面水槽水面上的入射点位于台面水槽对角线相交的中心位置、反射激光束与台面水槽内水面的入射角为88. 5°。3、在地面水槽底部中心与台面水槽底部中心在地面上投影连线的垂直平分线上显示屏的左侧，用质量为500g的带圆锥体橡胶头的重锤，由IOcm高处自由落下敲击地面，地面水槽底部地面振动和台面水槽底部光学平台振动在地面水槽和台面水槽内水表面形成表面波，水表面波对入射激光束产生调制反射，经地面水槽水表面波调制反射到右地面反射镜、由右地面反射镜反射到显示屏上，在显示屏上呈现出干涉条纹，经台面水槽水表面波调制反射到右台面反射镜、由右台面反射镜反射到显示屏上，在显示屏上呈现出干涉条纹。用C⑶摄像头连续采集显示屏上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机，选择连续采集的两列干涉条纹中各自条纹个数最多一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数计数，计算机按下式计算地面水槽所处位置地面受激振动振幅和台面水槽底部光学平台的受激振动振幅A0 = 0. 944 (N-I)-5. 5式中Atl为地面水槽或台面水槽所处位置的受激振动振幅，单位为U m，N为地面水槽或台面水槽内水的表面波对入射激光束产生调制反射在显示屏上呈现的条纹个数最多的一列干涉条纹个数；比较在同一激励下地面受激振幅与光学平台受激振动振幅的大小，判断光学平台的隔振效果。本发明采用在光学平台上和地面上设置两个大小相同的地面水槽和台面水槽，激光器射出的光束分成两束，一束激光入射到地面水槽中心水面波上反射到右地面反射镜，经右地面反射镜反射到显示屏，另一束经分束反射镜反射的光束经左台面反射镜反射，A射到台面水槽中心的水面波上反射到右台面反射镜，经右台面反射镜反射到显示屏，在显示屏上呈现出两列干涉条纹，CCD摄像头采集显示屏上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机，计算机计算出地面水槽和台面水槽底部光学平台的受激振动振幅。本发明光具有结构简单、调试方便、隔振效果显示直观等优点，可用于检测光学平台的隔振性能。
图I是本发明一个实施例的结构示意图。图2是图I的俯视图。图3是实施例I的地面水槽14水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。图4是实施例I的台面水槽9水面波调制反射激光束所形成的干涉条纹照片。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例I在图1、2中，本实施例的光学平台隔振性能声光调制检测装置由计算机I、安装架
2、CXD摄像头3、激光器4、分 束镜5、分束反射镜6、左台面反射镜7、光阑8、台面水槽9、右台面反射镜10、显示屏11、右地面反射镜13、地面水槽14、左地面反射镜15构成。在光学平台12的中心位置放置台面水槽9，台面水槽9为长方形水槽，地面上光学平台12的前侧放置地面水槽14，地面水槽14为长方形水槽，地面水槽14和台面水槽9的长X宽为30 X 20cm2，地面水槽14底部中心与台面水槽9底部中心在地面上投影点之间的距离为光学平台宽度的I. I倍，地面水槽14和台面水槽9的长度方向与光学平台12的长度方向平行，地面水槽14和台面水槽9内装有水，地面水槽14和台面水槽9内水面高度为80mmo光学平台12的左侧地面上设置有安装架2、光学平台12的右侧地面上设置有显示屏11。安装架2上用螺纹紧固联接件固定联接安装有激光器4，激光器4上用螺纹紧固联接件固定联接安装有C⑶摄像头3，CXD摄像头3通过导线与计算机I相连，在安装架2上激光器4的右侧光出射方向用螺纹紧固联接件固定联接安装有分束镜5，安装架2上分束镜5的透射光方向用螺纹紧固联接件固定联接安装有分束反射镜6，分束镜5和分束反射镜6的角度可调，由激光器4射出的激光束到分束镜5后分成两束波长为632. 8nm激光射出。安装架2上分束镜5的反射光方向地面水槽14长度方向中心线的左侧设置有左地面反射镜15，分束反射镜6的反射光方向台面水槽9长度方向中心线的左侧的光学平台12上设置有左台面反射镜7，左地面反射镜15可以在地面水槽14长度方向的中心线上左右移动，左台面反射镜7可以在台面水槽9长度方向的中心线上左右移动，左地面反射镜15用于反射分束镜5的反射光，左台面反射镜7用于反射分束反射镜6的反射光，左地面反射镜15和左台面反射镜7可以转动调整反射光的方向。地面水槽14的左侧壁中心线上端位置左地面反射镜15的反射光方向上用螺纹紧固联接件固定联接安装有I个光阑8，台面水槽9的左侧壁中心线上端位置左台面反射镜7的反射光方向上用螺纹紧固联接件固定联接安装有I个光阑8，光阑8的孔径为2. 3_。地面水槽14内水表面反射光方向地面上设置有右地面反射镜13，台面水槽9内水表面反射光方向光学平台12上设置有右台面反射镜10，右地面反射镜13可以在地面水槽14长度方向的中心连线上左右移动，右台面反射镜10可以在台面水槽9长度方向的中心线上左右移动，右地面反射镜13用于反射地面水槽14内水面的反射光，右台面反射镜10用于反射台面水槽9内水面的反射光，右地面反射镜13和右台面反射镜10的角度可以转动调整反射光的方向。分束镜5的反射光经左地面反射镜15反射，穿过地面水槽14左侧壁上的光阑8入射到地面水槽14中心水面上反射到右地面反射镜13，经右地面反射镜13反射到显示屏11，分束反射镜6反射的光束经左台面反射镜7反射，穿过台面水槽9左侧壁上的光阑8入射到台面水槽9中心的水面上反射到右台面反射镜10，经右台面反射镜10反射到显示屏11，在显示屏11上呈现出两列干涉条纹。采用上述光学平台隔振性能声光调制检测装置检测型号为GSZ-2光学平台隔振性能的方法如下
I、在地面水槽14、台面水槽9内分别注入蒸馏水，地面水槽14和台面水槽9内蒸馏水的水位高度为80mm。2、分别调整左地面反射镜15和左台面反射镜7的角度至左地面反射镜15和左台面反射镜7的反射光通过光阑8，分别与地面水槽14、台面水槽9长度方向的侧壁平行，使左地面反射镜15的反射激光束在地面水槽14水面上的入射点位于地面水槽14对角线相交的中心位置、反射激光束与地面水槽14内水面的入射角为88. 5°，使左台面反射镜7的反射激光束在台面水槽9水面上的入射点位于台面水槽9对角线相交的中心位置、反射激光束与台面水槽9内水面的入射角为88. 5°。3、在地面水槽14底部中心与台面水槽9底部中心在地面上投影点连线的垂直平分线上显示屏11的左侧，用质量为500g的带圆锥体橡胶头的重锤，由IOcm高处自由落下单击地面，地面水槽14底部地面振动和台面水槽9底部光学平台12振动在地面水槽14和台面水槽9内水表面形成表面波，水表面波对入射激光束产生调制反射，经地面水槽14水表面波调制反射到右地面反射镜13、由右地面反射镜13反射到显示屏11上，在显示屏11上呈现出干涉条纹，经台面水槽9水表面波调制反射到右台面反射镜10、由右台面反射镜10反射到显示屏11上，在显示屏11上呈现出干涉条纹。用CXD摄像头3按每秒16幅连续采集显示屏11上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机I，选择连续采集的两列干涉条纹中各自条纹个数最多一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数计数，其结果如图3、图4所示，图3为地面水槽14形成的干涉条纹，干涉条纹有14个，图4为台面水槽9形成的干涉条纹，干涉条纹有7个，计算机I按A0 = 0. 944 (N-I)-5. 5计算地面水槽14所处位置地面受激振幅为6. 77 y m ;计算台面水槽9底部光学平台12的受激振动振幅为0. 16 u m,两个振动振幅相差显著，说明型号为GSZ-2光学平台的隔振性能良好。实施例2 在本实施例中，地面水槽14底部中心与台面水槽9底部中心在地面上投影点之间的距离为光学平台12宽度的I. 5倍。其他零部件以及零部件的联接关系与实施例I相同。
权利要求
1.一种光学平台隔振性能声光调制检测装置，其特征在于在光学平台(12)的中心位置放置台面水槽(9)，地面上光学平台(12)的前侧放置地面水槽(14)，地面水槽(14)和台面水槽(9)的长度方向与光学平台(12)的长度方向平行，地面水槽(14)和台面水槽(9)内装有水，光学平台(12)左侧地面上设置有安装架(2)、右侧地面上设置有显示屏(11)，安装架(2)上设置有激光器(4)和位于激光器(4)激光出射方向的分束镜(5)，在分束镜(5)的透射光方向设置有分束反射镜出)，激光器(4)上设置有通过导线与计算机(I)相连的CXD摄像头(3)，分束镜(5)的反射光方向地面水槽(14)的中心平面上设置有左地面反射镜(15)、分束反射镜(6)的反射光方向光学平台(12)上台面水槽(9)的中心平面上设置有左台面反射镜(7)，地面水槽(14)的左侧壁中心线上端左地面反射镜(15)的反射光方向上设置有光阑(8)，台面水槽(9)的左侧壁中心线上端位置左台面反射镜(7)的反射光方向上设置有光阑(8)，地面水槽(14)内水面反射光方向地面上设置有右地面反射镜(13)，台面水槽(9)内水面反射光方向光学平台(12)上设置有右台面反射镜(10)，显示屏(11)位于右地面反射镜(13)和右台面反射镜(10)的反射光方向。
2.按照权利要求I所述的光学平台隔振性能声光调制检测装置，其特征在于所述的地面水槽(14)和台面水槽(9)长方形水槽。
3.按照权利要求I或2所述的超大尺度光学平台受激振幅一致性检测装置，其特征在于所述的地面水槽(14)和台面水槽(9)内的水位高度相同。
4.按照权利要求I所述的光学平台隔振性能声光调制检测装置，其特征在于所述的光阑(8)的孔径为2. 3mmo
5.按照权利要求I所述的光学平台隔振性能声光调制检测装置，其特征在于所述的地面水槽(14)底部中心与台面水槽(9)底部中心在地面上投影点之间的距离至少为光学平台(12)宽度的I. I倍。
6.一种使用权利要求I光学平台隔振性能声光调制检测装置的检测方法，其特征在于它是由下述步骤组成 A.在地面水槽(14)、台面水槽(9)内分别注入蒸馏水，地面水槽(14)和台面水槽(9)内蒸馏水的水位高度为80mm。
B.分别调整左地面反射镜(15)和左台面反射镜(7)的角度至左地面反射镜(15)和左台面反射镜(7)的反射光通过光阑(8)，分别与地面水槽(14)、台面水槽(9)长度方向的侧壁平行，使左地面反射镜(15)的反射激光束在地面水槽(14)水面上的入射点位于地面水槽(14)对角线相交的中心位置、反射激光束与地面水槽(14)内水面的入射角为88. 5°，使左台面反射镜(7)的反射激光束在台面水槽(9)水面上的入射点位于台面水槽(9)对角线相交的中心位置、反射激光束与台面水槽(9)内水面的入射角为88. 5°。
C.在地面水槽(14)底部中心与台面水槽(9)底部中心在地面上投影连线的垂直平分线上显示屏(11)的左侧，用质量为500g的带圆锥体橡胶头的重锤，由IOcm高处自由落下敲击地面，地面水槽(14)底部地面振动和台面水槽(9)底部光学平台振动在地面水槽(14)和台面水槽(9)内水表面形成表面波，水表面波对入射激光束产生调制反射，经地面水槽(14)水表面波调制反射到右地面反射镜(13)、由右地面反射镜(13)反射到显示屏(11)上，在显示屏(11)上呈现出干涉条纹，经台面水槽(9)水表面波调制反射到右台面反射镜(10)、由右台面反射镜(10)反射到显示屏(11)上，在显示屏(11)上呈现出干涉条纹。用CCD摄像头3连续采集显示屏(11)上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机(I)，选择连续采集的两列干涉条纹中各自条纹个数最多一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数计数，计算机(I)按下式计算地面水槽(14)所处位置地面受激振动振幅和台面水槽(9)底部光学平台的受激振动振幅 A0 = 0. 944 (N-I)-5. 5 式中Atl为地面水槽(14)或台面水槽(9)所处位置的受激振动振幅，单位为ym，N为地面水槽(14)或台面水槽(9)内水的表面波对入射激光束产生调制反射在显示屏(11)上呈现的条纹个数最多的一列干涉条纹个数；比较在同一激励下地面受激振幅与光学平台受激振动振幅的大小，判断光学平台(12)的隔振效果。
全文摘要
一种光学平台隔振性能声光调制检测装置，在光学平台的中心位置放置台面水槽，地面上光学平台的前侧放置地面水槽，光学平台左侧地面上设安装架、右侧地面上设显示屏，安装架上设激光器和激光出射方向的分束镜，分束镜的透射光方向设有分束反射镜，激光器上设与计算机相连的CCD摄像头，分束镜的反射光方向上设左地面反射镜、分束反射镜的反射光方向光学平台上设左台面反射镜，地面水槽的左侧壁上端和台面水槽的左侧上端设光阑，地面水槽内水面反射光方向地面上设右地面反射镜，台面水槽内水面反射光方向光学平台上设右台面反射镜，显示屏位于右地面反射镜和右台面反射镜的反射光方向。
文档编号G01M11/00GK102620906SQ201210082480
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者张宗权, 杨宗立, 苗润才, 谢甜 申请人:西安航空技术高等专科学校