[發(fā)明專利]反射式激光光柵位移傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711496955.0
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108007363A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 杜金昌
• 申請（專利權）人: 杜金昌
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

反射式激光光柵位移傳感器，采用發(fā)散角小于0.3°的平行線偏振光源，由偏振分光棱鏡與1/4波片完成入射與反射2路光的分離；光源發(fā)散角小于0.3°，平行度高，可以使主光柵與之相對運動的部件間距達到cm量級，偏振分光棱鏡與1/4波片對入射與反射2路光分離度高，相互串擾小，因而光電傳感器輸出信號失真小，而達到提高位移分辨率目的。

技術領域

本發(fā)明涉及一種反射式光柵位移傳感器。

背景技術

光柵位移傳感器分為透射式與反射式2種，在反射式中光源發(fā)出的光入射到主光柵上被反射，后投射過副光柵，射入光電傳感器，轉化成電信號，之后由電路處理，得出位移數(shù)據(jù)；目前大都數(shù)反射式光柵位移傳感器使用LED光源，因為LED光源空間相干性行差，主光柵與副光柵很近，通常在0.06mm以內，CN200610065842中使用半導體激光作為光源，激光空間相干性比LED光源高得多，主光柵與副光柵間距可以提高到cm數(shù)量級，主光柵與副光柵平行放置，光源垂直入射，按原路返回，光經(jīng)過副光柵，再經(jīng)過移動的主光柵反射，形成明暗變化的反射光，反射光又經(jīng)過副光柵半數(shù)透，最終到達光電傳感器，小部分被反射，又被主光柵反射，最終到二次到達光電傳感器，這第二反射的光信號疊加在第一次反射的光信號中，形成干擾雜散信號，造成電信號波形失真，降低了傳感器位移分辨率。

發(fā)明內容

本發(fā)明基本構造光路見圖1（如圖1），發(fā)散角小于0.3°的平行線偏振光源（如圖1中1），偏振分光棱鏡（如圖1中3），1/4波片（如圖1中4），主光柵（如圖1中5），副光柵（如圖1中6），光電傳感器（如圖1中8）。

發(fā)散角小于0.3°的平行線偏振光源（如圖1中1）通常為半導體激光器加匯聚透鏡構成，平行線偏振光源（如圖1中1）經(jīng)過偏振分光棱鏡（如圖1中3），再經(jīng)過1/4波片（如圖1中4）后轉化成圓極化偏振光，圓極化偏振光經(jīng)過主光柵（如圖1中5）反射后按原路返回，再次經(jīng)過1/4波片（如圖1中4）后，轉化成與入射光線偏振態(tài)垂直的線偏振光，再次經(jīng)過偏振分光棱鏡（如圖1中3）時被反射，射向副光柵（如圖1中6），透射過副光柵（如圖1中6）的光最終射入光電傳感器（如圖1中8），光電傳感器（如圖1中8）把位移變化量轉化成電信號，由相關電路處理后得出位移量。

與CN200610065842相比，本發(fā)明中少量被副光柵（如圖1中6）反射的光再2次經(jīng)過1/4波片（如圖1中4）后會返回光源，通常會被光源吸收與傳輸途中散射掉，再次進入光電傳感器（如圖1中8）的分量極少，不會造成電信號波形失真，有利于提高傳感器位移分辨率。

本發(fā)明與CN200610065842相比，同樣采用高度平行的光源，主光柵（如圖1中5）與其它光路部件可以保持較大間距，最高可達cm量級，有助于提高傳感器抗干擾性能。

附圖說明

圖1為反射式激光光柵位移傳感器原理圖，1為平行線偏振光源，3為偏振分光棱鏡，4為1/4波片，5為主光柵，6為副光柵，8為光電傳感器。

圖2為包含有偏光片的反射式激光光柵位移傳感器原理圖，1為平行線偏振光源，2、7為偏光片，3為偏振分光棱鏡，4為1/4波片，5為主光柵，6為副光柵，8為光電傳感器。

具體實施方式

發(fā)散角小于0.3°的平行線偏振光源（如圖1中1）通常為半導體激光器加匯聚透鏡構成，還可以是超輻射發(fā)光二極管加匯聚透鏡構成。

在平行線偏振光源（如圖2中1）與偏振分光棱鏡（如圖2中3）之間增加偏光片（如圖2中2），可以提高光源輸出的光線偏振度，在副光柵（如圖2中6）與光電傳感器（如圖1中8）之間增加偏光片（如圖2中7）可以降低干擾光強度；2處偏光片（如圖2中2、7）加入可以降低干擾光強度，減少光電傳感器（如圖1中8）輸出電信號失真，有利于提高傳感器位移分辨率。