[發(fā)明專利]一種基于光強(qiáng)正交調(diào)制的時(shí)柵角位移傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510072553.2
• 申請(qǐng)日: 2015-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN104655057B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付敏;劉小康;彭東林;朱革;夏豪杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種基于光強(qiáng)正交調(diào)制的時(shí)柵角位移傳感器，包括發(fā)光元件(1)、動(dòng)盤基體(2)、定盤基體(3)和光電探測(cè)器(4)，其特征在于：

所述發(fā)光元件(1)安裝在動(dòng)盤基體(2)上方，發(fā)光元件由大小相等且互不干擾的第一、第二、第三、第四光源體(11、12、13、14)沿圓周方向依次間隔排列構(gòu)成，第一、第二、第三、第四光源體分別通入頻率、幅值相等，相位為0°、90°、180°、270°的正弦激勵(lì)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)，形成四組頻率、幅值相等，相位相差90°的交變光源，將圓周等分為四個(gè)互不干擾的光照區(qū)域；

所述動(dòng)盤基體(2)上設(shè)有一圈沿圓周方向均勻間隔分布的呈扇環(huán)形的動(dòng)盤透光面(21)，相鄰兩個(gè)動(dòng)盤透光面間隔的圓心角等于一個(gè)動(dòng)盤透光面的圓心角；

所述定盤基體(3)平行同軸安裝在動(dòng)盤基體(2)下方，定盤基體(3)上沿圓周方向設(shè)有第一組、第二組、第三組、第四組定盤透光面(31、32、33、34)，所述第一組定盤透光面的空間相位為0°，在軸向與第一光源體(11)的光照區(qū)域?qū)?yīng)，所述第二組定盤透光面的空間相位為90°，在軸向與第二光源體(12)的光照區(qū)域?qū)?yīng)，所述第三組定盤透光面的空間相位為180°，在軸向與第三光源體(13)的光照區(qū)域?qū)?yīng)，所述第四組定盤透光面的空間相位為270°，在軸向與第四光源體(14)的光照區(qū)域?qū)?yīng)；各組定盤透光面的個(gè)數(shù)相同、大小相等且都呈半正弦形，各組中相鄰兩個(gè)定盤透光面間隔的圓心角等于一個(gè)定盤透光面的圓心角，各個(gè)定盤透光面的圓心角等于動(dòng)盤透光面的圓心角，各個(gè)定盤透光面的徑向高度小于動(dòng)盤透光面的徑向高度；第一組、第二組、第三組、第四組定盤透光面與動(dòng)盤透光面(21)的對(duì)應(yīng)關(guān)系滿足：當(dāng)?shù)谝唤M定盤透光面與動(dòng)盤透光面完全正對(duì)時(shí)，第二組定盤透光面相對(duì)于動(dòng)盤透光面錯(cuò)開半個(gè)動(dòng)盤透光面的圓心角，第三組定盤透光面相對(duì)于動(dòng)盤透光面錯(cuò)開一個(gè)動(dòng)盤透光面的圓心角，第四組定盤透光面相對(duì)于動(dòng)盤透光面錯(cuò)開1.5個(gè)動(dòng)盤透光面的圓心角；

所述光電探測(cè)器(4)固定安裝在定盤基體(3)下方，光電探測(cè)器包括測(cè)頭基體(41)和固定在測(cè)頭基體上的光電測(cè)頭(42)，所述光電測(cè)頭能同時(shí)接收到第一組、第二組、第三組、第四組定盤透光面(31、32、33、34)的全部光通量，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；

動(dòng)盤基體相對(duì)定盤基體轉(zhuǎn)動(dòng)，光電測(cè)頭輸出反應(yīng)第一組、第二組、第三組、第四組定盤透光面光通量變化的電信號(hào)，經(jīng)放大、隔離后轉(zhuǎn)換為電行波信號(hào)U₀，該電行波信號(hào)U₀與相位固定的同頻參考信號(hào)U_r分別整形后，由比相電路進(jìn)行比相，兩路信號(hào)的相位差由插補(bǔ)的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)表示，再經(jīng)標(biāo)度變換得到動(dòng)盤基體相對(duì)定盤基體的角位移值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光強(qiáng)正交調(diào)制的時(shí)柵角位移傳感器，其特征在于：所述第一、第二、第三、第四光源體(11、12、13、14)都采用扇環(huán)形的發(fā)光二極管陣列或者扇環(huán)形的半導(dǎo)體面光源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于光強(qiáng)正交調(diào)制的時(shí)柵角位移傳感器，其特征在于：所述光電測(cè)頭(42)為圓環(huán)形光電池或者圓環(huán)形光敏陣列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于光強(qiáng)正交調(diào)制的時(shí)柵角位移傳感器，其特征在于：所述光電測(cè)頭(42)由大小相等的呈扇環(huán)形的第一、第二、第三、第四光敏陣列(421、422、423、424)沿圓周方向依次間隔排列構(gòu)成，分別接收第一組、第二組、第三組、第四組定盤透光面(31、32、33、34)的光通量。