[發明專利]一種交替增量式測量微位移傳感器的測量方法

有效

• 申請號: 201610335272.6
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN105783740B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 張白;康學亮
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓

本發明公開了一種交替增量式測量微位移傳感器的測量方法，該傳感器包括激光束、兩塊反射鏡間、光電探測器一、光電探測器二、導軌一、導軌二和和控制處理系統。運用該傳感器，通過激光束在一組平行設置的兩塊反射鏡之中不斷反射，最終照射到兩組光電探測器上，改變兩塊反射鏡的間距，即會改變激光束的反射路徑，在每組光電探測器所在導軌上移動光電探測器感應激光束，控制處理系統根據光電探測器的感光里程及感光方向處理得到一個探測位移值，控制處理系統能夠通過這個探測位移值再加上或者減去光電探測器在軌道上的移動距離值經過計算后得出兩塊反射鏡間距的真實改變值，該傳感器結構簡單，測量可靠，精度較高，易于實現批量制造。

技術領域

本發明涉及精密測量技術及儀器領域，特別涉及一種交替增量式測量微位移傳感器及測量方法。

背景技術

位移傳感器是一種常用的幾何量傳感器，在航空航天、工業生產、機械制造以及軍事科學等很多領域中都有廣泛的使用。位移的測量方式有很多種，較小位移(如小于1cm)通常用應變式、電感式、差動變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測，較大的位移(如大于1cm)常用感應同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術來測量。其中光柵傳感器因具有易實現數字化、精度高(目前分辨率最高的可達到納米級)、抗干擾能力強、沒有人為讀數誤差、安裝方便、使用可靠等優點，在機床加工、檢測儀表等行業中得到日益廣泛的應用。

光柵式傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是在一塊長條形的光學玻璃尺或金屬尺上密集等間距平行的刻線，刻線密度為10～100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學放大作用和誤差平均效應，因而能提高測量精度。

光柵傳感器由于光刻工藝的物理結構限制，造成其測量精度很難再有提升，無法滿足越來越高的測量精度的需求，迫切需要開發一種結構簡單，精度更高的傳感器。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的現有光柵傳感器由于光刻工藝的物理結構限制，造成其測量精度很難再有提升，無法滿足越來越高的測量精度的需求上述不足，提供一種交替增量式測量微位移傳感器及測量方法，該傳感器結構簡單，適用于被測物體位移變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實現批量制造。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種交替增量式測量微位移傳感器，包括激光束、兩塊反射鏡、光電探測器一、光電探測器二、導軌一、導軌二和控制處理系統，所述光電探測器一設于所述導軌一上并能在其上移動，所述光電探測器二設于所述導軌二上并能在其上移動，兩塊所述反射鏡平行設置并且能夠相對移動，所述光電探測器一和光電探測器二設置在兩塊所述反射鏡的一端，相對的另一端設置所述激光束，所述激光束入射到其中一塊所述反射鏡上，經過兩塊所述反射鏡交替反射后，出射到所述光電探測器一或光電探測器二并被感應，所述控制處理系統通信連接所述光電探測器一和光電探測器二，并用于統計所述光電探測器一或光電探測器二的感光里程及感光方向。

采用本發明所述的一種交替增量式測量微位移傳感器，通過所述激光束在一組平行設置的兩塊反射鏡之中不斷反射，最終照射到兩組光電探測器上，改變兩塊反射鏡的間距，即會改變所述激光束的反射路徑，在每組光電探測器所在導軌上移動所述光電探測器感應所述激光束，所述控制處理系統根據所述光電探測器的感光里程及感光方向處理得到一個探測位移值，所述控制處理系統能夠通過這個探測位移值再加上或者減去所述光電探測器在所述軌道上的移動距離值經過計算后得出兩塊反射鏡間距的真實改變值，該傳感器結構簡單，測量時，將其中一塊所述反射鏡與被測物體固定連接后，所述被測物體發生位移變化時，相應的會使兩塊所述反射鏡的間距產生變化，通過測量兩塊所述反射鏡的間距變化值，可以反推得到所述被測物體的位移值，其適用于所述被測物體位移變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實現批量制造。