一种基于光电转换的测力装置

技术领域

本发明涉及一种检测领域，具体涉及一种基于光电转换的测力装置。

背景技术

随着科技的发展，人类对各种测量的精度要求越来越高，要测量的数据也越来越多，于是各种各样的测力装置应运而生。现有的测力装置大多测量精度不高，且结构较为复杂，不能很好的推广使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光电转换的测力装置，其结构简单，测量精度高，易于推广使用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于光电转换的测力装置，包括基座、弹簧、吊板、钩针、发光器件、分光片、第一感光元件和第二感光元件；所述吊板的顶端通过所述弹簧吊挂在所述基座上，所述吊板上设有由上至下孔径逐渐减小的切孔，所述钩针固定安装在所述吊板的底端；所述发光器件、所述分光片、所述第一感光元件和所述第二感光元件均安装在所述基座上，且当所述吊板上的钩针没有挂载固定元件时，所述发光器件、所述分光片、所述第一感光元件和所述第二感光元件均与所述吊板的下部相对；所述发光器件与所述分光片相对，且所述发光器件发射出的光线照射在所述分光片上；所述第一感光元件和第二感光元件分别位于所述分光片的两面，且所述第一感光元件用于感应所述分光片反射的光线，所述第二感光元件用于感应所述分光片通过所述吊板上的切孔透射过来的光线。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述基座的两侧均设有导轨，所述吊板的两侧端分别限位在所述基座两侧的导轨中，且所述吊板可沿所述导轨上下滑动。

进一步，所述基座具体为底部开口的框架，所述导轨固定安装在所述框架的两侧部内侧，所述吊板的顶端通过所述弹簧吊挂在所述框架的顶部内侧，且所述吊板的板面位于所述框架的框面中。

进一步，所述发光器件、所述分光片和所述第一感光元件通过第一安装座安装在所述框架上并位于所述框面的一侧，所述第二感光元件通过第二安装座安装在所述框架上并位于所述框面的另一侧。

进一步，所述发光器件发射出来的光为平行光，所述分光片反射的光为垂直光，所述分光片透射的光为平行光。

进一步，所述分光片的透射率与反射率的比为δ：ε。

进一步，所述固定元件固定放置于工作台上。

进一步，所述第一感光器件的第一感光器件引脚上电连接有第一电流检测器，所述第二感光器件的第二感光器件引脚上电连接有第二电流检测器。

进一步，还包括处理器，所述第一电流检测器和所述第二电流检测器均与所述处理器电连接。

本发明的有益效果是：本发明一种基于光电转换的测力装置基于“光电效应”现象，通过改变光源与感光元件的阻挡面积来改变电流大小，从而进行精确的测力；本发明装置结构简单且测量精度高，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明一种基于光电转换的测力装置在不受力状态下的立体结构示意图；

图2为图1的正面剖视图；

图3为图1的侧面剖视图；

图4为本发明一种基于光电转换的测力装置在受较小力状态下的立体结构示意图；

图5为图4的正面剖视图；

图6为图4的侧面剖视图；

图7为本发明一种基于光电转换的测力装置在受较大力状态下的立体结构示意图；

图8为图7的正面剖视图；

图9为图7的侧面剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、基座，2、弹簧，3、吊板，3-1、切孔，4、钩针，5、发光器件，6、分光片，7、第一感光元件，7-1、第一感光器件引脚，8、第二感光元件，8-1、第二感光器件引脚，9、固定元件，10、导轨，11、第一安装座，12、第一安装座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图9所示，一种基于光电转换的测力装置，包括基座1、弹簧2、吊板3、钩针4、发光器件5、分光片6、第一感光元件7和第二感光元件8；所述吊板3的顶端通过所述弹簧2吊挂在所述基座1上，所述吊板3上设有由上至下孔径逐渐减小的切孔3-1，所述钩针4固定安装在所述吊板3的底端；所述发光器件5、所述分光片6、所述第一感光元件7和所述第二感光元件8均安装在所述基座1上，且当所述吊板3上的钩针4没有挂载固定元件9时，所述发光器件5、所述分光片6、所述第一感光元件7和所述第二感光元件8均与所述吊板3的下部相对；所述发光器件5与所述分光片6相对，且所述发光器件5发射出的光线照射在所述分光片6上；所述第一感光元件7和第二感光元件8分别位于所述分光片6的两面，且所述第一感光元件7用于感应所述分光片6反射的光线，所述第二感光元件8用于感应所述分光片6通过所述吊板3上的切孔3-1透射过来的光线。

在本具体实施例中：所述基座1的两侧均设有导轨10，所述吊板3的两侧端分别限位在所述基座1两侧的导轨10中，且所述吊板3可沿所述导轨10上下滑动。

在本具体实施例中：所述基座1具体为底部开口的框架，所述导轨10固定安装在所述框架的两侧部内侧，所述吊板3的顶端通过所述弹簧2吊挂在所述框架的顶部内侧，且所述吊板3的板面位于所述框架的框面中。

在本具体实施例中：所述发光器件5、所述分光片6和所述第一感光元件7通过第一安装座11安装在所述框架上并位于所述框面的一侧，所述第二感光元件8通过第二安装座12安装在所述框架上并位于所述框面的另一侧。

在本具体实施例中：所述发光器件5发射出来的光为平行光，所述分光片6反射的光为垂直光，所述分光片6透射的光为平行光。

在本具体实施例中：所述分光片6的透射率与反射率的比为δ：ε，其比值可调；例如，所述分光片6的透过率为50％，所述分光片6的反射率为50％，再例如，所述分光片6的透过率为60％，所述分光片6的反射率为40％，等等。

在本具体实施例中：所述固定元件9固定放置于工作台上。

在本具体实施例中：所述第一感光器件7的第一感光器件引脚7-1上电连接有第一电流检测器，所述第二感光器件8的第二感光器件引脚8-1上电连接有第二电流检测器。

在本具体实施例中：本发明还包括处理器，所述第一电流检测器和所述第二电流检测器均与所述处理器电连接。

本发明的工作原理为：光照射到感光器件上时，会引起物质的电性质发生变化，变化范围与光照面积等因素成正比，即在不改变其他因素的情况下，增大光照面积，产生的“光电子”数量越多，则所产生的电流也越大；固定元件9固定放置于工作台上，钩针4与固定元件9不连接时，弹簧2仅承受吊板3重力处于近似自由长度状态(如图1至图3所示)，由于发光器件5发射的平行光前端设置分光片6，有ε/(δ+ε)的光线会被反射，有δ/(δ+ε)的光线会被透射，反射的光线被第一感光器件7接收并通过第一感光器件引脚7-1产生电流A0，透射的光线由于此时弹簧2处于近视自由长度，全部或大部分光线被吊板3阻挡，(假设大部分光线被吊板3阻挡)仅有极少部分的透射光线通过吊板3上切孔3-1被第二感光器件8接收并通过第二感光器件引脚8-1产生微弱电流A1；当钩针4与固定元件9连接，且在力F的作用下，由于固定元件9固定，故吊板3与钩针4位置不变，而发光器件5、分光片6第一感光器件7和第二感光器件8随着基座1被向上竖直提起，弹簧2处于拉长状态(如图4至图6所示)，此时反射的光线被第一感光器件7接收并通过第一感光器件引脚7-1产生电流仍是A0，而由于吊板3上的切孔3-1的孔径是越变越大的，所以感光面积变大，通过的透射光线变多，经第二感光元件8接收并通过第二感光器件引脚8-1产生的电流变大，设此时产生的电流为A2；当力F不断增大时(如图7至图9所示)，此时达到本发明装置的极限量程，经分光片6透射的光线基本能完全通过吊板上切孔3-1，此时经第二感光元件8接收并通过第二感光器件引脚8-1产生的电流为A3，可见电流大小从A1-A2-A3是有规律逐渐增大的，因此根据电流的大小及弹簧的长度变化可对钩针对固定元件的拉力进行精确测量。

在本具体实施例中，根据电流的大小及弹簧的长度变化可对钩针对固定元件的拉力的计算公式如下：

0～x

x

x

其中，x

另外，第一感光器件感应得到的电流A0可以用于校对每次反射光电流是否大致相同，还可以用于与透射电流比值进行曲线绘制。

第一感光元件7产生的电流通过第一电流检测器检测出，第二感光元件8产生的电流通过第二电流检测器检测出，第一电流检测器和第二电流检测器将检测的电流传输给处理器通过处理器计算出对固定元件的拉力。

另外，也可以通过第一电流检测器和第二电流检测器检测的电流值手动计算出对固定元件的拉力。

本发明一种基于光电转换的测力装置基于“光电效应”现象，通过改变光源与感光元件的阻挡面积来改变电流大小，从而进行精确的测力；本发明装置结构简单且测量精度高，易于推广使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。