平行级联光杠杆测量金属丝杨氏模量

光杠杆能放大微小变化量,在原子力显微镜,精密天平和杨氏模量测量等领域都有重要的应用。级联光杠杆能够在有限空间内提高传统光杠杆的放大倍数而受到广泛关注,但仍存在不容易确定反射级次,入射光与光杠杆倾斜平面必须有一定初始夹角等问题。平行级联光杠杆通过在垂直于光杠杆倾斜面的平面放置多个光杠杆,形成多次反射提高放大倍数,每个镜面进行一次反射,易确定反射级次,并且入射光与光杠杆倾斜平面可无初始夹角。研究分析了平行级联光杠杆的光路及测量原理,确定了计算公式,并通过测量金属丝杨氏模量进行了实验验证。利用望远镜观测的方法,通过三级平行级联光杠杆,放大倍数可达103.7倍,与单个光杠杆相比,提高了一个数量级。

利用光杠杆测透镜的曲率半径

基于光杠杆测量物体微小形变的思想,结合光杠杆与迈克耳孙干涉仪移动平台,搭建了测量透镜曲率半径的装置.利用光杠杆足尖位置和平凸透镜所在球面的几何关系,推导出曲率半径的测量公式,并测量了不同规格透镜的曲率半径.实验结果表明:使用该装置测量的曲率半径与利用牛顿环装置的测量值相近.

光杠杆放大法测量中α角产生的误差

分析了用光杠杆放大法测量长度变化量的实验中,光杠杆镜面与望远镜光轴不垂直时,对测量微小长度变化所产生的误差。

光杠杆平面镜对成像清晰度分析及新型光杠杆

在实验教学中发现,在拉伸法测量金属丝弹性模量实验中,光杠杆平面镜的两个固定螺丝拧得太紧会严重影响成像清晰度。文章通过对光杠杆平面镜成像清晰度分析,提出一种新型光杠杆。

光杠杆纳米微位移测量系统中的信号处理

本文提出了一种基于光杠杆原理非接触式的纳米级微位移测量系统。该系统通过光学方法对微位移量进行放大,光学放大倍数高,该系统的理论分辨率可达4nm,实际测得静态分辨率小于10nm。信号处理采用基于高精度一维PSD的信号探测电路,并且通过设计有效地抑制了噪声和干扰。实验中使用PZT作为被测物的微小位移驱动器,与电容测微仪JDC-II所测数据进行了验证比较,系统所测得的数据证明了其正确性和可行性。并且该系统受温度影响小,结构简单,便于使用MEMS技术集成和微型化。

基于显微光杠杆技术的微结构偏转角测量系统

针对微结构的偏转角度测试需求,设计并搭建了一套基于显微光杠杆技术的角度测量系统。该系统将光杠杆光路与无限共轭显微光路相结合,所得聚焦光斑直径小于10μm;采用电流模式电路处理四象限探测器输出信号,系统理论带宽超过5MHz;系统对微结构的转角测量分辨力和理论量程分别可达1.2″和±4°。利用该系统测量了原子力显微镜微悬臂梁探针在步进载荷下的偏转情况,测量结果与铁摩辛柯梁理论计算一致,验证了系统的可靠性。

利用双光杠杆测量非等截面光纤布拉格光栅传感器的应变系数

使用单个光杠杆监测传感器应变时,传感器两端的被夹持部位受力后易与电子万能试验机的夹持器产生滑移。为了消除滑移影响以提高测试精度,本文使用两套光杠杆建立了测量弹性受力部位呈非等截面的光纤布拉格光栅(FBG)传感器等效应变系数ηεeff的实验测量系统。测试时,将两套光杠杆的平面反射镜分别安放在传感器弹性受力部位两侧的固定端端面上,测量出两个固定端在受力变形后的相对位移和相应的FBG中心波长变化量。然后,使用曲线拟合法和累加均值法对实验测得的数据进行处理来获得ηεeff。建立了仿真模型,得到了ηεeff预估值并与实测值进行了对比。结果显示:实验测得的ηεeff为0.681 7με/pm,精度为0.91%,与仿真获得的预估值0.672 0με/pm相差仅为1.42%。该方法满足了准确测量非等截面结构FBG传感器应变系数的要求。

基于光杠杆的火炮身管内径测量系统

为提高身管内径测量的敏感性和精度,以光杠杆测量原理为理论基础,利用一维PSD作为测量敏感元件,开发了能将内径微小变化量放大,转化为PSD上光斑较大位移的身管内径测量系统。系统由机械结构、处理电路、数据采集和测量软件构成,完成了测量头的机械设计并建立了光学几何模型,推算出测量头的放大效率。系统灵敏度高、结构简单,测得数据的置信度高,为身管内径测量提供了新的思路。

太赫兹辐射的多重反射光杠杆探测方法

提出了一种新型的微光学太赫兹辐射探测方法,以双材料微悬臂梁结构热探测方法为基础,通过多重反射光杠杆系统测量微结构的纵向微位移,从而实现太赫兹辐射量的测量。多重反射光杠杆探测方法微位移理论分辨率小于1 nm。搭建了微位移测量系统,实验结果表明,测试系统理论分辨率小于4 nm,实际分辨率优于10 nm。给出了基于该方法的太赫兹探测器设计方案和参数。因其具有良好的抗空气扰动和光束串扰能力,可以在常温下工作,适用于非制冷、实时、低成本、微小型化的太赫兹探测器和阵列式成像设备。

AFM光杠杆系统在刻划深度控制中的应用分析

应用AFM组建三维刻划加工系统,光杠杆系统是实现刻划深度控制的重要环节．通过分析微悬臂挠度、转角对光杠杆系统的影响,及不同刻划方向针尖扭转角对刻划深度的影响,得出以下结论：由非刚性微悬臂组成的光杠杆系统,与理想光杠杆系统存在3：2的线性检测变换关系,可采用单点标定方法对光杠杆系统进行标定；沿相对于微悬臂长轴进行横向刻划时针尖扭转角所产生的刻划深度误差,远小于沿纵向刻划所产生的刻划深度误差．

光杠杆法测定金属线胀系数实验分析

在不增加任何实验装置和改变测温系统的条件下,采用降温测量的方法测定了金属线胀系数。比较了升温测量和降温测量的实验结果,并对测量进行了误差分析。结果显示降温测量能有效地解决了升温测量结果偏差太大的问题。

光杠杆测量原理中的近似

针对现行物理实验教材中对光杠杆测量微小长度变化的原理描述欠妥,提出利用空间解析几何的方法分析此原理,并给出了准确的表述。

光杠杆测量杨氏模量的研究

传统光杠杆杨氏模量测量仪光路调节复杂,改进后利用激光替代望远镜,获得测量标尺上的读数,读数更加便捷.同时,根据螺旋测微仪可以求得放大倍数,从而确定出金属丝微小伸长量.相对于杨氏模量传统测量方法来说,本方法不仅调节方便,而且直观性强、准确度高.

激光光杠杆弯曲法测杨氏模量

传统杨氏模量测量方法十分繁琐且精确度较低,利用激光光杠杆放大法可以有效解决这一问题。将激光笔作为光源,通过增加镜面与光屏间的距离,极大地提高了光杠杆的放大倍率,使原本弯曲法难以直接测量的铸铁微小位移扩大化,直观化。通过分析实验数据,测量精度较传统实验方法有显著提高,并解决了传统实验过程中用测微目镜读微小位移量时造成视力疲劳的缺陷。新型实验方法利用激光笔具有体积小、亮度高,方向性好的优点,将其与光杠杆放大法相结合,并应用到传统实验中,使形变直观,误差减小。

光杠杆测量微小长度原理的证明

通过对利用光杠杆测量微小长度变化原理的证明，得出了新的见解。

杨氏模量实验的光杠杆法原理辨析

弹性模量是大学物理的一个基本实验,为了对该实验原理更好的理解与运用,本文对光杠杆法的原理两种不同的表述进行辨析,并对两种不同表述各自的系统误差进行了分析.指出即使在θ角很小时,这两种表述的系统误差的差异仍然存在,而在θ角增大时,系统误差的差异也将随之增大.而在确定的系统误差精度要求下,利用两种表述计算出的光杠杆测量范围差异为1.5^(1/2)=1.225倍.

光电光杠杆测杨氏模量系统的研究

叙述了利用激光与光敏三极管的定位技术对光杠杆测微小位移系统进行了改进,并介绍了该系统测量杨氏模量的方法及测量结果评定,可广泛用于实验系统中.

多重反射激光光杠杆测量金属线胀系数

提出了多重反射光杠杆测量微位移的方法.该方法利用两个相同的平面镜增加光照传播过程中的反射次数,以提高放大倍数,并用螺旋测微计来确定放大倍数.相对于传统光杠杆,该测量方法光路调节简单,待测物理量少,读数更加快捷,直观性强,灵敏度高.

光杠杆放大系统位置不正引起系统误差的分析与研究

对光杠杆放大系统中平面反射镜、望远镜和竖尺的相对位置不正而引起系统误差进行了分析、比较、归纳,并得出结论,提出正确放置的方法。

多级光杠杆放大原理及探讨

改进了传统光杠杆测微位移的原理,提出了光杠杆多级放大的理念,解释了多级光杠杆的放大原理及得到了多级光杠杆的放大倍数,多级光杠杆可极大提高了微小形变的放大倍数,并得到了测量前光杠杆反射镜与调节反射镜不平行而有微小偏移与入射光线与调节反射镜不垂直,均不会影响多级光杠杆放大倍数的结论。