[發明專利]一種激光振動、位移傳感器及其測量方法

有效

• 申請號: 201410449192.4
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104236464B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 葉崗;宋云峰;陳士釗;王曉;王雷
• 申請（專利權）人: 寧波舜宇智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 胡彬

1.一種激光振動、位移傳感器，其特征在于：包括光學系統(1)與電路系統(3)；

在物體振動高頻情況下，所述電路系統(3)的驅動電路(33)形成周期電流驅動光學系統(1)的激光器出射激光投射到物體(2)上，所述物體(2)的散射光反饋回激光器(11)形成自混合干涉，并由所述電路系統(3)進行物體(2)的高頻振動解調；

在物體振動低頻情況下，所述電路系統(3)的驅動電路(33)形成恒流電流驅動光學系統(1)的激光器出射激光投射到物體(2)上，所述物體(2)的斜向散射光由聚焦系統(14)接收，在線陣探測器(15)上形成光斑，形成激光三角法結構，并由所述電路系統(3)進行物體(2)的低頻振動解調。

2.根據權利要求1所述的激光振動、位移傳感器，其特征在于：所述光學系統(1)包括激光器(11)、光電探測器(12)、準直系統(13)、聚焦系統(14)和線陣探測器(15)；所述準直系統(13)設置在激光器(11)和振動物體(2)之間，所述光電探測器(12)與激光器(11)相連接，用于測量激光器(11)的輸出功率，所述聚焦系統(14)和線陣探測器(15)用于探測激光器(11)照射到振動物體(2)的斜向散射；

所述電路系統(3)包括運算控制單元(32)，與運算控制單元(32)相連接的功能選擇單元(31)、光電探測器(12)的信號放大電路(34)以及線陣探測器(15)的探測電路(35)，所述運算控制單元(32)與激光器(11)的驅動電路(33)相連接。

3.根據權利要求2所述的激光振動、位移傳感器，其特征在于：還包括可見光光源(16)、反射器(17)、合束器(18)，所述可見光光源(16)的出射光線經反射鏡(17)后，再通過合束器(18)合束后，由準直系統(13)出射形成指示光路。

4.根據權利要求3所述的激光振動、位移傳感器，其特征在于：所述聚焦系統(14)和線陣探測器(15)之間設置有帶通濾波器(19)。

5.一種激光振動、位移傳感器的測量方法，其特征在于：

功能選擇單元(31)選擇高頻測量功能，傳感器啟動自混合探測模式：運算控制單元(32)控制驅動電路(33)形成周期電流驅動激光器(11)，激光器(11)出射激光經過準直系統(13)后投射到物體(2)上，物體(2)的散射光經準直系統(13)反饋回激光器(11)，形成自混合干涉，光電探測器(12)探測激光器(11)輸出的激光交流信號，經過信號放大電路(34)后傳回運算控制電路(32)進行物體(2)的高頻振動解調；

功能選擇單元(31)選擇低頻測量功能，傳感器啟動激光三角法探測模式：運算控制單元(32)控制驅動電路(33)形成恒定電流驅動激光器(11)，激光器(11)出射激光經過準直系統(13)后投射到物體(2)上，物體(2)的斜向散射光由聚焦系統(14)接收，在線陣探測器(15)上形成光斑，形成激光三角法結構；光斑在線陣探測器(15)上的像素點位置與物體(2)沿激光器出射激光方向的位移一一對應；探測電路(35)將線陣探測器(15)上接收到的光電信號傳回運算控制單元(32)，運算控制單元(32)通過光斑像素點位置變化，解調物體(2)的低頻位移變化。

6.根據權利要求5所述的激光振動、位移傳感器的測量方法，其特征在于：激光器(11)為紅外波段測量激光器時，振動物體(2)的斜向散射進入聚焦系統(14)中，經過帶通濾波器(19)后，可見光被反射，紅外光透射在線陣探測器(15)上形成光斑，形成激光三角法結構，光斑在線陣探測器(15)上的像素點位置與物體(2)沿激光器出射激光方向的位移一一對應；探測電路(35)將線陣探測器(15)上接收到的光電信號傳回運算控制單元(32)，運算控制單元(32)通過光斑像素點位置變化，解調物體(2)的低頻位移變化。

7.根據權利要求5所述的激光振動、位移傳感器的測量方法，其特征在于：激光器(11)為紅外波段測量激光器時，可見光光源(16)的出射光線經反射鏡(17)后，再通過合束器(18)合束后，由準直系統(13)出射形成指示光路。