[發明專利]物理量傳感器和物理量計測方法

有效

• 申請號: 201010131486.4
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN102192707A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 上野達也
• 申請（專利權）人: 株式會社山武
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01P5/26;G01D5/34
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 孫敬國

1.一種物理量傳感器，其特征在于，包括：

對測定對象發射激光的半導體激光器；

振蕩波長調制單元，啟動所述半導體激光器，使振蕩波長連續單調增加的第一振動期間和振動波長連續單調減少的第二振蕩期間中的至少一種反復出現；

檢測單元，其檢測包含干涉波形的電信號，所述干涉波形由從所述半導體激光器發射的激光和所述測定對象的返回光的自混合效應產生；

信號提取單元，其在每次輸入所述干涉波形時對包含在該檢測單元的輸出信號中的所述干涉波形的周期進行計測；

周期修正單元，其通過將該信號提取單元的計測結果和基準周期進行比較對所述計測結果進行修正；

計算單元，其基于由該周期修正單元修正后的各個周期，計算出所述測定對象的位移和速度中的至少一項。

2.如權利要求1所述的物理量傳感器，其特征在于，所述計算單元，根據計測所述干涉波形的周期的采樣時鐘的頻率、所述基準周期、所述半導體激光的平均波長、由所述周期修正單元修正后的周期相對于所述基準周期的變化量，計算出所述測定對象的位移和速度中的至少一項。

3.如權利要求1或2所述的物理量傳感器，其特征在于，所述周期修正單元，在由所述信號提取單元計測到的干涉波形的周期小于所述基準周期的規定數k倍時，其中k是小于1的正值，則將該干涉波形的周期和之后所計測得到的干涉波形的周期合并后的周期作為修正后的干涉波形的周期，將組合周期得到的波形作為一個波形；在由所述信號提取單元計測到的干涉波形的周期為所述基準周期的(m-k)倍以上且小于所述基準周期的(m+k)倍時，其中m是2以上的自然數，將該干涉波形的周期m等分后得到的周期分別作為修正后的周期，修正后的周期的波形具有m個。

4.如權利要求3所述的物理量傳感器，其特征在于，所述規定數k為0.5。

5.如權利要求1至4中任意一項所記載的物理量傳感器，其特征在于，所述周期修正單元，將所述測定對象靜止時的所述干涉波形的周期或者所述即將修正之前所計測到的規定數的干涉波形的周期的平均值作為所述基準周期。

6.如權利要求1至4中任意一項所述的物理量傳感器，其特征在于，還包括：

計數單元，其對包含在所述檢測單元的輸出信號中的所述干涉波形的個數，在所述第一振蕩期間和所述第二振蕩期間分別進行計數；

距離計算單元，其根據由該計數單元對干涉波形的個數進行計數的期間的最小振蕩波長、最大振蕩波長、以及所述計數單元的計數結果來計算與所述測定對象之間的距離；

周期計算單元，其根據該距離計算單元所計算得到的距離求得所述干涉波形的周期，

所述周期修正單元，將所述周期計算單元求得的周期作為所述基準周期。

7.如權利要求1至4中任意一項所記載的物理量傳感器，其特征在于，還包括：

計數單元，其對包含在所述檢測單元的輸出信號中的所述干涉波形的個數，在所述第一振蕩期間和所述第二振蕩期間分別進行計數；

距離比例個數計算單元，其通過計算所述干涉波形的個數的平均值，求得與所述半導體激光器和所述測定對象的平均距離成比例的干涉波形的個數即距離比例個數；

周期計算單元，其根據所述距離比例個數計算所述干涉波形的周期，

所述周期修正單元將所述周期計算單元所求得的周期作為所述基準周期。

8.一種物理量計測方法，其特征在于，包括：

振蕩步驟，啟動所述半導體激光器，使振蕩波長連續單調增加的第一振蕩期間和振動波長連續單調減少的第二振蕩期間中的至少一種反復出現；

檢測步驟，檢測包含干涉波形的電信號，所述干涉波形由從所述半導體激光器發射的激光和測定對象的返回光的自混合效應產生；

信號提取步驟，在每次輸入干涉波形時對包含于在所述檢測步驟得到的輸出信號中的所述干涉波形的周期進行計測；

周期修正步驟，通過將該信號提取步驟的計測結果和基準周期進行比較，對所述計測結果進行修正；

計算步驟，基于該周期修正步驟修正后的各個周期，計算出所述測定對象的位移和速度中的至少一項。