光電式直線位移傳感器的制造方法
【專利摘要】一種無接觸直線位移測量的光電式直線位移傳感器，在其可伸縮金屬管的A端管腔放有激光二極管并與激光二極管驅(qū)動電路輸出端相連，激光二極管驅(qū)動電路輸入端與標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源的輸出端相連，在其B端管腔內(nèi)放有雪崩光電二極管并與放大處理電路輸入端相連，放大處理電路的輸出端與高精度時間間隔測量電路輸入端相連，標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源經(jīng)激光二極管驅(qū)動電路驅(qū)動激光二極管由A端向B端產(chǎn)生一傳播距離固定大小的激光脈沖束，可伸縮金屬管長度變化，雪崩光電二極管在激光脈沖束固定傳播軌跡中光電轉(zhuǎn)換時間長短發(fā)生改變，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換成的脈沖信號電壓脈寬變化量反映就是位移變化量，此脈沖電壓經(jīng)過放大整形處理后由高精度時間間隔測量電路脈寬變化的時間，達(dá)到無接觸直線位移測量的目的。
【專利說明】光電式直線位移傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種直線位移測量的傳感裝置，尤其通過光電效應(yīng)實現(xiàn)無接觸直線位移測量的傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前公知的直線位移傳感器電阻尺包含以下組成部分:阻軌、電刷、激勵單元、對位軸承、外殼。電刷裝配連接到機(jī)械激勵器，使阻軌(導(dǎo)電塑料)產(chǎn)生一個電壓分配器。電位計的阻軌兩端連接到穩(wěn)定的輸入直流電壓(允許小電流)。當(dāng)在電刷和修正阻軌之間測量時，信號電壓是電壓分配器的主要部分，并且與阻軌上的電刷位置成正比，電阻尺本質(zhì)是一個滑動變阻器，在直線位移測量過程當(dāng)作分壓器使用，以相對電壓的大小來反映測量位置，因此電阻尺在使用的過程中存在以下缺陷:一、供電電壓要穩(wěn)定，工業(yè)電源要求±0.1%的穩(wěn)定性，比如基準(zhǔn)電壓10V，允許有±0.0lV的波動，否則，會導(dǎo)致顯示的較大波動。二、供電電源要有足夠的容量，如果電源容量太小，容易發(fā)生如下情況:合模運(yùn)動會導(dǎo)致射膠電子尺顯示跳動，或熔膠運(yùn)動會導(dǎo)致合模電子尺的顯示波動。特別是電磁閥驅(qū)動電源于電子尺供電電源在一起時容易出現(xiàn)上述情況，嚴(yán)重時可以用萬用表的電壓檔測量到電壓的波動。三、不能有外界的干擾，包括靜電干擾和高頻干擾。因此，設(shè)備的強(qiáng)電線路與電子尺的信號線應(yīng)分開線槽。電子尺應(yīng)使用強(qiáng)制接地支架，且使電子尺外殼(可測量端蓋螺絲與支架之間的電阻，應(yīng)小于1Ω電阻)良好接地，信號線應(yīng)使用屏蔽線，且在電箱的一端應(yīng)予將屏蔽線接地或接直流電源負(fù)極.四、不能接錯電子尺的三條線，1#、3#線是電源線，2#是輸出線，除1#、3#線電源線可以調(diào)換外，2#線只能是輸出線。上述線一旦接錯，將出現(xiàn)線性誤差大，控制精度差，容易顯示跳動等現(xiàn)象。五、安裝對中性要好，角度容許±12°誤差，平行度偏差容許±0.5_，如果角度誤差和平行度誤差都偏大，就會導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動。六、對于使用時間很久的電子尺，由于前期產(chǎn)品無密封，可能有很多雜質(zhì)，并有油、水混合物，影響電刷的接觸電阻，導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服一般的電阻尺使用過程中對電源電壓穩(wěn)定并且要有足夠高的容量，外界高頻和靜電干擾容易對測量產(chǎn)生影響，接錯線容易對線性度產(chǎn)生影響；安裝角度和平行度的問題導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動；以及密封老化油水混合物進(jìn)入影響接觸電阻導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動，本實用新型公開了一種全新的無接觸型光電式直線位移傳感器，該光電式直線位移傳感器不但解決了電阻尺因安裝角度，平行度和接觸電阻等因素導(dǎo)致數(shù)字顯示跳動的問題，同時消除了電刷與阻軌之間磨損的問題，大大提高了直線位移測量的速度和直線位移傳感器的使用壽命。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:采用兩個管徑大小不相同的兩個金屬管，小管徑金屬管的外徑與大管徑金屬管的內(nèi)徑相吻合，并且小管徑的金屬管插入大管徑金屬的管腔內(nèi)，小管徑金屬管的外壁與大管徑金屬管的內(nèi)壁緊密相貼并在其管腔內(nèi)移動，形成一個長度可以變化的相對封閉式可伸縮金屬管，小管徑金屬管的另一端為可伸縮金屬管的A端，大管徑金屬管的另一端為可伸縮金屬管的B端，在可伸縮金屬管中，金屬管A端管腔內(nèi)固定有激光二極管，激光二極管兩端通過A端金屬管上下的引線孔引出與激光二極管驅(qū)動電路的輸出端相連，激光二極驅(qū)動電路的輸入端與標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源的輸出端相連，B端管腔內(nèi)固定有雪崩光電二極管，雪崩光電二極管兩端通過B端金屬管上下的引線孔引出與放大處理電路的輸入端相連，放大處理電路的輸出端與高精度時間間隔測量電路輸入端相連，在可伸縮金屬管中A端的激光二極管的發(fā)光窗口與B端的雪崩光電二極管的受光窗口在與激光脈沖束傳播軌跡固定為d大小所在同一直線上保持相對,標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源產(chǎn)生一個脈寬為T (常量)大小的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，通過激光二極管驅(qū)動電路驅(qū)動A端激光二極管向B端發(fā)出一個傳播距離固定為d大小的激光脈沖束，激光脈沖束與可伸縮金屬管管壁保持平行，標(biāo)準(zhǔn)脈沖的脈寬T大小決定激光脈沖的持續(xù)時間和傳播距離，其脈寬T穩(wěn)定度決定激光脈沖束固定傳播距離的穩(wěn)定度和整體位移測量的線性度，B端的雪崩光電二極管接收由A端發(fā)來的激光脈沖，并把它轉(zhuǎn)為電信號后由放大處理電路放大，整形等處理后由高精度時間間隔測量電路測量輸出脈沖電壓脈寬時間，由于標(biāo)準(zhǔn)脈沖的脈寬T為常量不變，所以激光脈沖束的傳播距離固定為d (常量)不變距離，當(dāng)可伸縮金屬管長度變化時，B端雪崩光電二極管在激光脈沖束的固定傳播軌跡中移動，同時進(jìn)行光電轉(zhuǎn)過程，由于激光脈沖束傳播軌跡距離固定為d (常量)大小，所以雪崩光電二極管的受光窗口在其固定傳播軌跡中與激光脈沖束接觸的時間長短，即光電轉(zhuǎn)換的時間長短只與雪崩光電二極管在激光脈沖束固定傳播軌跡中的位置保持線性變化的關(guān)系，實現(xiàn)了位移量與輸出脈沖電壓的脈寬t大小變化量的線性變化關(guān)系，輸出脈沖電壓的脈寬變化量反映的就是直線位移量的大小，將此脈沖電壓加到高精度時間間隔測量電路輸入端，測量輸出脈沖電壓脈寬t的大小，并轉(zhuǎn)為輸出數(shù)字量顯示出來，達(dá)到無接觸位移測量的目的。
[0005]本實用新型的有益效果是:在一個相對封閉的可伸縮金屬管環(huán)境中，雪崩光電二極管只受激光脈沖的影響，而不受周圍光線的影響，位移測量過程中只要標(biāo)準(zhǔn)脈沖的脈寬T穩(wěn)定不變，并控制激光脈沖束的傳播距離d固定不變，位移量就與輸出脈沖電壓的脈寬t保持線性變化，即使電源電壓發(fā)生波動；外界存在高頻和靜電干擾；安裝角度和平行度存在誤差；金屬管內(nèi)進(jìn)入灰塵等雜質(zhì)等；只要雪崩光電二極管能有效接收到激光脈沖，都不會對測量結(jié)果造成影響，同時用激光脈沖束取代了電阻尺的阻軌，雪崩光電二極光管取代了電阻尺的電刷，所以也不存在電刷與阻軌之間磨損并影響接觸電阻導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動的問題，實現(xiàn)了無接觸位移測量，大大提高了電阻尺的使用壽命和直線位移測量速度。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0008]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2是本實用新型的工作原理示意圖。
[0010]圖1中:1.標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源，2.激光二極管驅(qū)動電路，3.激光二極管，4.可伸縮金屬管，5.激光脈沖束固定傳播軌跡,6.雪崩光電二極管,7.放大處理電路,8.高精度時間間隔測量電路。
[0011]【具體實施方式】:
[0012]在圖1中，標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源(I)輸出端與激光二極管驅(qū)動電路(2)的輸入端相連，激光二極管驅(qū)動電路(2)輸出端通過A端金屬管上下引線孔與激光二極管(3)兩端相連，雪崩光電二極管(6)兩端通過B端金屬管上下引線孔與放大處理電路(7)輸入端相連，放大處理電路(7)輸出端與高精度時間間隔測量電路(8)輸入端端相連，在可伸縮金屬管(4)中，小管徑金屬管外徑與大管徑金屬管內(nèi)徑吻合，小管徑金屬管插入大管徑金屬管管腔中，其管壁與大金屬管管腔內(nèi)壁相貼并在其管腔內(nèi)移動，小管徑金屬管另一端為可伸縮金屬管A端，大管徑金屬管另一端為可伸縮金屬管B端，在A端管腔內(nèi)固定激光二極管(3)，并向雪崩光電二極管發(fā)射傳播距離固定d大小的激光脈沖束，激光脈沖束與可伸縮金屬管(4)的管壁保持平行，在B端管腔內(nèi)固定雪崩光電二極管(6)，激光二極管(3)的發(fā)光窗口與雪崩光電二極管(6)受光窗口在距離為d大小并與激光脈沖束固定傳播軌跡(5)所處在的同一直線上保持相對。
[0013]在圖2中，標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源(I)產(chǎn)生一個固定脈寬為T (常量)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，并控制激光二極管(3)產(chǎn)生傳播距離固定為d (常量)大小的激光脈沖束，當(dāng)可伸縮金屬管(4)處于不同長度時，B端的雪崩光電二極管(6)在傳播距離固定為d大小的激光脈沖束固定傳播軌跡(5)中產(chǎn)生相對直線位移移動，使其與A端的激光二極管(3)的相對距離發(fā)生改變，雪崩光電二極管(6)的受光窗口在激光脈沖束固定傳播軌跡(5)中與激光脈沖接觸時間長短和雪崩光電二極管(6)光電轉(zhuǎn)換時間長短與其處在激光脈沖束固定傳播軌跡中(5)的位置保持線性變化，雪崩光電二極管(6)在激光脈沖束的固定傳播軌跡(5)中將光信號轉(zhuǎn)為電信號，輸出脈沖電壓的脈寬t大小與雪崩光電二極管(6)在激光脈沖束固定傳播軌跡(5)中的位置保持線性變化。
【權(quán)利要求】
1.一種無接觸直線位移測量的光電式直線位移傳感器，在其可伸縮金屬管的A端管腔內(nèi)固定有激光二極管并與激光二極管驅(qū)動電路輸出端相連，激光二極管驅(qū)動電路輸入端與標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號源的輸出端相連，在其B端管腔內(nèi)固定有雪崩光電二極管并與放大處理電路輸入端相連，放大處理電路的輸出端與高精度時間間隔測量電路輸入端相連，其特征是:A端激光二極管(3)的發(fā)光窗口與B端雪崩光電二極管(6)的受光窗口在激光脈沖束固定傳播軌跡(5)所處在同一直線上保持相對，當(dāng)可伸縮金屬管(4)處于不同長度時，B端的雪崩光電二極管(6)在傳播距離固定為d大小的激光脈沖束固定傳播軌跡(5)中產(chǎn)生相對直線位移移動，使其與A端的激光二極管(3)的相對距離發(fā)生改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式直線位移傳感器，其特征是:激光二極管(3)在標(biāo)準(zhǔn)脈沖的控制下由A端向B端產(chǎn)生一個傳播距離固定為d大小的激光脈沖束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式直線位移傳感器，其特征是:雪崩光電二極管(6)在激光脈沖束的固定傳播軌跡(5)中移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式直線位移傳感器，其特征是:雪崩光電二極管(6)在激光脈沖束的固定傳播軌跡(5)中將光信號轉(zhuǎn)為電信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式直線位移傳感器，其特征是:雪崩光電二極管(6)的受光窗口與激光脈沖束接觸時間的長短與其處在激光脈沖束固定傳播軌跡(5)中的位置保持線性變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式直線位移傳感器，其特征是:輸出脈沖電壓的脈寬t大小與雪崩光電二極管(6)在激光脈沖束固定傳播軌跡(5)中的位置保持線性變化。
【文檔編號】G01B11/02GK204228115SQ201420582715
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】王明 申請人:王明