[發明專利]基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感方法與裝置

有效

• 申請號: 200910071624.1
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101520314A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 譚久彬;王飛;崔繼文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感方法，其特征在于通過以下步驟實現對光纖探針測桿二維位移的傳感：①將光纖探針測桿的一部分作為具有超大曲率的微柱面雙凸透鏡使用；②利用步驟①所述的微柱面雙凸透鏡組建點光源一維微焦準直成像光路，所成像為一亮條紋；③利用步驟②所述的點光源一維微焦準直成像光路，將光纖探針測桿相對于點光源在點光源一維微焦準直成像光路光軸的垂直方向發生的位移變化，轉變為點光源經一維微焦準直所成的亮條紋像的能量中心位置變化，將光纖探針測桿相對于點光源在點光源一維微焦準直成像光路光軸方向發生的位移變化，轉變為點光源經一維微焦準直所成的亮條紋像的寬度變化；④光纖探針測桿在點光源一維微焦準直成像光路光軸垂直方向發生位移時，其成像條紋能量的中心位置和偏度將發生變化，其偏度絕對值具有唯一的極小值，將成像條紋能量偏度絕對值有極小值的位置作為該方向位移探測范圍的絕對“0”位置，光纖探針測桿在點光源一維微焦準直成像光路光軸方向發生位移時，其成像條紋的偏度不變，條紋寬度將相應發生變化，條紋寬度具有唯一的極小值，將成像條紋寬度具有極小值的位置作為該方向位移探測的絕對“0”位置；⑤利用光電轉換器件將步驟③所述的點光源一維微焦準直成像光路所成像轉變為電信號；⑥利用數據采集與處理模塊實現將步驟⑤所得到的電信號進行采集與處理，獲得步驟③所述的點光源一維微焦準直成像光路所成像的變化信息，完成對光纖探針測桿相對于點光源的二維位移變化量的提取。

2.根據權利要求1所述的基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感方法，其特征在于微柱面雙凸透鏡的焦距為微米量級。

3.根據權利要求1所述的基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感方法，其特征在于使用一個線陣光電轉換器件實現對光纖探針測桿二維位移信息的提取。

4.一種基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感裝置，包括裝配臺(1)，其特征在于在裝配臺(1)上從左至右依次裝配第一連接架(2)、第二連接架(3)、第三連接架(5)和第四連接架(6)，四維調整架(7)、球面透鏡組(9)、五維調整架(4)和CCD(15)依次分別安裝在第一連接架(2)、第二連接架(3)、第三連接架(5)和第四連接架(6)下側部上，平行光光源(8)配裝在四維調整架(7)上，光纖探針測桿(11)配裝在五維調整架(4)上，在光纖探針測桿(11)下端部上安裝光纖探針測頭(12)，數據傳輸線(16)兩端分別連接在CCD(15)和數據采集處理器(14)上，其中：由平行光光源(8)和球面透鏡組(9)組成點光源獲取單元，通過光的折射獲得點光源(10)；由點光源(10)和光纖探針測桿(11)組成點光源一維微焦準直成像單元；CCD(15)、數據傳輸線(16)和數據采集處理器(14)組成光電接收以及數據采集處理單元。

5.根據權利要求4所述的基于一維微焦準直的微小內腔尺寸和二維坐標傳感裝置，其特征在于平行光光源(8)所發射的平行光光束的軸心、球面透鏡組(9)的光軸的軸心、點光源(10)的中心以及CCD(15)的中心在點光源一維微焦準直成像光路光軸(13)上，形成共軸光路，且光纖探針測桿(11)的軸線在豎直方向與點光源一維微焦準直成像光路光軸(13)垂直相交，光纖探針測頭(12)與點光源一維微焦準直成像光路光軸(13)有1mm以上的距離。