专利名称：一种用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学损伤检测领域，尤其涉及一种用于光学元件损伤阈值检测的压电传感器。
背景技术：
随着激光技术的飞速发展，大功率激光系统的功率已经达到很高的水平，如美国 利弗莫尔国家实验室点火装置的功率已经高达I. 8MJ，从某种意义上来说，系统元件的抗激光辐照能力的大小决定了系统的功率水平和运行性能，了解系统中元件的损伤机理，掌握所用材料的激光诱导损伤阈值，对于激光研究领域的科研人员和工程技术人员是非常重要的。准确的测量出光学元件的损伤阈值是研究损伤机理的前提，损伤阈值的测定必须建立在对损伤做出正确判定的基础上。目前国内外对损伤的判别大都为采用相衬显微镜观察被测样品在激光辐照前、后的状况来确定样品是否发生了损伤，这种方法有很大的不确定性及滞后性，因为当用显微镜观察到样品损伤时，很可能元件中早已发生了微观损伤。光声法可以实现对光学镜片损伤的在线监测，激光辐照光学元件表面，元件表面会产生反射声波，如果在表面放置一个压电传感器，用示波器监控从传感器引出的信号，当信号波幅发生突变时，光学元件即可认为发生了损伤。目前光声法所采用的压电传感器有较多缺陷，包括I、传感器偏离光轴，使检测到的信号不具有代表性，不能全面的检测到元件的振动信号；2、屏蔽信号能力较差，容易受到激光器强电磁场的干扰；3、检测到的信号较微弱。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型结构的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，以克服上述缺陷。

实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，该压电传感器系统对激光器强电磁场的屏蔽效果更好，配以电荷放大器，可以检测出较强的信号，并且，能够实现光学镜片损伤阈值的同轴检测，检测更为准确。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案—种用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其包括主体安装基座、镜片安装板以及压电元件，所述主体安装基座上设有与镜片安装板连接的基部、安装凸台以及沿轴向延伸的通光孔，待测镜片位于基部与镜片安装板之间，所述压电传感器还包括与待测镜片接触的接触式传振头、屏蔽罩、同轴粘结在压电元件两侧的第一垫片与第二垫片、同轴放置在第二垫片上的质量块、设于质量块上的的第三垫片、航空插头、接收航空插头传递过来的压电信号的电荷放大器以及与电荷放大器连接且显示放大后信号的示波器，所述第一垫片与安装凸台粘结，所述压电元件的两个表面分别焊接上下集电极并通过引出线与航空插头连接。[0010]优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述屏蔽罩呈圆筒形，所述屏蔽罩与基部之间通过内外螺纹固定连接。优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述质量块的两侧分别设有螺纹安装孔，所述压电传感器还包括螺纹杆件，所述螺纹杆件设有与螺纹安装孔配套旋接的螺纹以及定位孔，所述定位孔上安装有一调整架。优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述第三垫片上同轴安装有一给压电元件提供预紧力的六角螺母。优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述基部与镜片安装板上分别设有若干位置对应的螺纹孔，所述基部与镜片安装板之间通过螺纹连接件固定连接。优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述接触式传振头底部为平面形。 优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述接触式传振头为橡I父制成的接触式传振头。优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述压电元件为锆钛酸铅材料制成的压电元件。优选的，在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述质量块为钨钢制成的质量块。优选的,在上述用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统中，所述第一垫片、第二垫片、第三垫片为聚四氟乙烯材料制成的垫片。从上述技术方案可以看出，本实用新型实施例通过设置屏蔽罩，提升了压电传感器的屏蔽信号能力，避免受到激光器强电磁场的干扰；通过设置电荷放大器，可以检测出较强的信号。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(I)屏蔽信号能力较好，不容易受到激光器强电磁场的干扰；(2)能检测到较强的信号；(3)能够实现光学镜片损伤阈值的同轴检测，检测更为准确。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型压电传感器组装后的结构剖视图；图2为图I中主体安装基座的结构剖视图；图3为图I中主体安装基座的俯视图；图4为图I中质量块的结构剖视图；图5为图I中屏蔽罩的结构剖视图；图6为图I中螺纹杆件的结构示意图；[0031]图7为本实用新型压电传感器用于测量镜片损伤阈值的原理图。其中1、屏蔽罩；10、镜片；11、第一垫片；111、第一内螺纹；112、第二内螺纹；113、通孔；12、第二垫片；13、第三垫片；2、六角螺母；3、质量块；31、螺纹安装孔；4、螺纹杆件；41、螺纹；42、定位孔；5、压电元件；6、航空插头；7、主体安装基座；71、连接螺纹；72、安装凸台；73、基部；74、螺纹孔；75、通光孔；8、螺纹连接件；9、镜片安装板；100、激光器；200、全反镜；300、聚焦镜；400、电荷放大器；500、示波器；600、吸收器件。
具体实施方式
本实用新型公开了一种用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，该压电传感器系统对激光器强电磁场的屏蔽效果更好，配以电荷放大器，可以检测出较强的信号，并且，能够实现光学镜片损伤阈值的同轴检测，检测更为准确。该用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其包括主体安装基座、镜片安 装板以及压电元件，主体安装基座上设有与镜片安装板连接的基部、安装凸台以及沿轴向延伸的通光孔，待测镜片位于基部与镜片安装板之间，压电传感器还包括与待测镜片接触的接触式传振头、屏蔽罩、同轴粘结在压电元件两侧的第一垫片与第二垫片、同轴放置在第二垫片上的质量块、设于质量块上的的第三垫片、航空插头、接收航空插头传递过来的压电信号的电荷放大器以及与电荷放大器连接且显示放大后信号的示波器，第一垫片与安装凸台粘结，压电元件的两个表面分别焊接上下集电极并通过引出线与航空插头连接。进一步的，屏蔽罩呈圆筒形，屏蔽罩与基部之间通过内外螺纹固定连接。进一步的，质量块的两侧分别设有螺纹安装孔，压电传感器还包括螺纹杆件，螺纹杆件设有与螺纹安装孔配套旋接的螺纹以及定位孔，定位孔上安装有一调整架。进一步的，第三垫片上同轴安装有一给压电元件提供预紧力的六角螺母。进一步的，基部与镜片安装板上分别设有若干位置对应的螺纹孔，基部与镜片安装板之间通过螺纹连接件固定连接。进一步的，接触式传振头底部为平面形。进一步的，接触式传振头为橡胶制成的接触式传振头。进一步的，压电元件为锆钛酸铅材料制成的压电元件。进一步的，质量块为钨钢制成的质量块。进一步的，第一垫片、第二垫片、第三垫片为聚四氟乙烯材料制成的垫片。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图I、图2及图7所示，该用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统包括主体安装基座7、镜片安装板9以及压电元件5。主体安装基座7上设有与镜片安装板9连接的安装凸台72、基部73以及沿轴向延伸的通光孔75。安装凸台72设于主体安装基座7靠近中间的位置。通光孔75位于基座73中部且与基座73同轴，通光孔75用来作为测试用激光的通光通道。一待测镜片10位于基部73与镜片安装板9之间。压电传感器还包括与待测镜片接触的接触式传振头、屏蔽罩I、同轴粘结在压电元件5两侧的第一垫片11与第二垫片12、同轴放置在第二垫片12上的质量块3、设于质量块3上的的第三垫片13、航空插头
6、接收航空插头6传递过来的压电信号的电荷放大器400以及与电荷放大器400连接且显示放大后信号的示波器500。通过设置屏蔽罩1，提升了压电传感器的屏蔽信号能力，避免受到激光器强电磁场的干扰；通过设置电荷放大器400，可以检测出较强的信号。如图I及图5所示，在本实施例中，屏蔽罩I呈圆筒形，屏蔽罩I与基部73之间通过内外螺纹固定连接，其中屏蔽罩I包括有 第一内螺纹111、第二内螺纹112以及通孔113。基部7包括与第一内螺纹111配合的外螺纹。屏蔽罩I主要用来屏蔽激光器产生的电磁场，并对零部件进行封装，与主体安装基座7底部采用螺纹连接安装。通孔113位置对应设于主体安装基座7上方的一吸收器件600。如图I所示，第一垫片11与安装凸台72粘结，压电元件5的两个表面分别焊接上下集电极并通过引出线与航空插头6连接，航空插头6与配套的PCB板连接。如图I、图4、图5及图6所示，质量块3的两侧分别设有螺纹安装孔31，压电传感器还包括螺纹杆件4，螺纹杆件4设有与螺纹安装孔31配套旋接的螺纹41以及定位孔42。螺纹41与屏蔽罩I的第二内螺纹112配合。定位孔42上安装有一调整架，通过设置调整架，可以较方便的调整传感器在光路中的位置。如图I至图3所示，基部73设有若干位置对应的螺纹孔74，镜片安装板9上设有若干与基部73的螺纹孔74位置对应的螺纹孔，基部73与镜片安装板9之间通过螺纹连接件8固定连接。如图I所示，第三垫片13上同轴安装有一给压电元件提供预紧力的六角螺母2，六角螺母2主要用来给压电元件提供必要的预紧力，提高整个系统的稳定度。主体安装基座7上设有连接螺纹71以与六角螺母2配合本实用新型的实施例中，接触式传振头底部为平面形。接触式传振头为橡胶制成的接触式传振头。本实用新型的实施例中，压电元件5为锆钛酸铅材料制成的压电元件。质量块3主要为压电元件5提供惯性力，能够获得较高的灵敏度。质量块3为钨钢制成的质量块，如此设置，可以加大振动信号的传递。本实用新型的实施例中，镜片安装板9为聚四氟乙烯材料的镜片安装板9。本实用新型的实施例中，第一垫片11、第二垫片12、第三垫片13为聚四氟乙烯材料制成的垫片。其中，第一垫片11中空且与通光孔75同轴，第一垫片11具有绝缘作用，防止压电元件5产生的电荷转移到主体安装基座7上，有利于提高输出信号幅度。第二垫片12同样具有绝缘作用。第一垫片11、第二垫片12、第三垫片13与对应结构粘结时采用的粘结剂为硅胶。使用时，将镜片10放置于传感器底部,贴合于底部的接触式传振头,镜片10底部采用四氟聚乙烯材料制成的镜片安装板9与传感器螺纹固定。激光光路从底部垂直通过镜片经由传感器通光孔75出射。激光入射，镜片10由于吸收光能，便会产生相应的振动，通过接触式传振头将振动传递与压电兀件5,由于正压电效应,压电兀件5将会产生相应的电荷，通过配套的电荷放大器400放大，将信号传递给示波器500或者相应的接受设备，就可获知镜片的振动状况。当监测到的信号发生突变时，就说明镜片10发生了损伤，此时测得的功率密度即为镜片10的损伤阈值。本实用新型可使用与任何种类的镜片和不同监测环境，成本较低，灵敏度高，测试结果准确度与可信度较高。本实用新型的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统的工作原理为封装后的压电传感器下方通过镜片安装板9固定好镜片样品，同时搭好激光光路，激光器100出射光通过一全反镜200垂直向上入射，并通过一聚焦镜300聚焦，以获得较高的功率密度，随后激光通过镜片10，并由传感器的同轴通光孔75出射入一吸收器件600。传感器的压电信号由航空接头6传入一电荷放大器400,经过电荷放大的信号流入一不波器500,即可观察到镜片的光致振动信号。本实用新型实施例的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统通过设置屏蔽罩，提升了压电传感器的屏蔽信号能力，避免受到激光器强电磁场的干扰；通过设置电荷放大器，可以检测出较强的信号。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(I)屏蔽信号能力较好，不容易受到激光器强电磁场的干扰； (2)能检测到较强的信号；(3)能够实现光学镜片损伤阈值的同轴检测，检测更为准确。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
权利要求1.一种用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其包括主体安装基座、镜片安装板以及压电元件，其特征在于所述主体安装基座上设有与镜片安装板连接的基部、安装凸台以及沿轴向延伸的通光孔，待测镜片位于基部与镜片安装板之间，所述压电传感器还包括与待测镜片接触的接触式传振头、屏蔽罩、同轴粘结在压电元件两侧的第一垫片与第二垫片、同轴放置在第二垫片上的质量块、设于质量块上的的第三垫片、航空插头、接收航空插头传递过来的压电信号的电荷放大器以及与电荷放大器连接且显示放大后信号的示波器，所述第一垫片与安装凸台粘结，所述压电元件的两个表面分别焊接上下集电极并通过引出线与航空插头连接。
2.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述屏蔽罩呈圆筒形，所述屏蔽罩与基部之间通过内外螺纹固定连接。
3.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述质量块的两侧分别设有螺纹安装孔，所述压电传感器还包括螺纹杆件，所述螺纹杆件设有与螺纹安装孔配套旋接的螺纹以及定位孔，所述定位孔上安装有一调整架。
4.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述第三垫片上同轴安装有一给压电元件提供预紧力的六角螺母。
5.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述基部与镜片安装板上分别设有若干位置对应的螺纹孔，所述基部与镜片安装板之间通过螺纹连接件固定连接。
6.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述接触式传振头底部为平面形。
7.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述接触式传振头为橡胶制成的接触式传振头。
8.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述压电元件为错钛酸铅材料制成的压电元件。
9.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述质量块为钨钢制成的质量块。
10.根据权利要求I所述的用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其特征在于所述第一垫片、第二垫片、第三垫片为聚四氟乙烯材料制成的垫片。
专利摘要一种用于光学镜片损伤阈值检测的压电传感器系统，其包括主体安装基座、镜片安装板以及压电元件，主体安装基座上设有与镜片安装板连接的基部、安装凸台以及沿轴向延伸的通光孔，压电传感器还包括屏蔽罩、质量块、航空插头、接收航空插头传递过来的压电信号的电荷放大器以及显示放大后信号的示波器，压电元件的两个表面分别焊接上下集电极并通过引出线与航空插头连接。本实用新型通过设置屏蔽罩，提升了压电传感器的屏蔽信号能力，避免受到激光器强电磁场的干扰；通过设置电荷放大器，可以检测出较强的信号。
文档编号G01H11/08GK202547768SQ20122017443
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者傅戈雁, 张迎寅, 朱萍, 石世宏, 蔡伟 申请人:苏州大学