一種新型小量程超高精度位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型小量程超高精度位移傳感器，該傳感器包括激光束、兩塊反射鏡和光電探測器和處理系統(tǒng)。采用該傳感器，通過所述激光束在一組平行設(shè)置的兩塊反射鏡之中不斷反射，最終照射到所述光電探測器上一個(gè)位置，改變兩塊反射鏡的間距，即會改變所述激光束的反射路徑，最終照射到所述光電探測器上另一個(gè)位置，所述處理系統(tǒng)根據(jù)這兩個(gè)不同位置處理得到一個(gè)探測距離值，這個(gè)探測距離值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，所述處理系統(tǒng)能夠通過這個(gè)探測距離值來計(jì)算出兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，適用于被測物體位移連續(xù)變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實(shí)現(xiàn)批量制造。
【專利說明】
一種新型小量程超高精度位移傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種精密測量技術(shù)及儀器領(lǐng)域，特別涉及一種新型小量程超高精度位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]位移傳感器是一種常用的幾何量傳感器，在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造以及軍事科學(xué)等很多領(lǐng)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Icm)通常用應(yīng)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Icm)常用感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)來測量。其中光柵傳感器因具有易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精度高(目前分辨率最高的可達(dá)到納米級)、抗干擾能力強(qiáng)、沒有人為讀數(shù)誤差、安裝方便、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。
[0003]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(xué)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(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測量精度。
[0004]光柵傳感器由于光刻工藝的物理結(jié)構(gòu)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(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單，精度更高的傳感器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的現(xiàn)有光柵傳感器由于光刻工藝的物理結(jié)構(gòu)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，提供一種新型小量程超高精度位移傳感器及測量方法，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，適用于被測物體位移連續(xù)變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實(shí)現(xiàn)批量制造。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案:
[0007]—種新型小量程超高精度位移傳感器，包括激光束、兩塊反射鏡、光電探測器和處理系統(tǒng)，兩塊所述反射鏡平行設(shè)置并且能夠相對移動，所述激光束與光電探測器相對設(shè)置在兩塊所述反射鏡兩端，所述激光束入射到其中一塊所述反射鏡上，經(jīng)過兩塊所述反射鏡交替反射后，出射到所述光電探測器上被感應(yīng)，所述處理系統(tǒng)用于處理所述光電探測器接收到所述激光束的位置。
[0008]采用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，通過所述激光束在一組平行設(shè)置的兩塊反射鏡之中不斷反射，最終照射到所述光電探測器上一個(gè)位置，改變兩塊反射鏡的間距，即會改變所述激光束的反射路徑，最終照射到所述光電探測器上另一個(gè)位置，所述處理系統(tǒng)根據(jù)這兩個(gè)不同位置處理得到一個(gè)探測距離值，這個(gè)探測距離值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，所述處理系統(tǒng)能夠通過這個(gè)探測距離值來計(jì)算出兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，適用于被測物體位移連續(xù)變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實(shí)現(xiàn)批量制造。
[0009]優(yōu)選地，兩塊反射鏡分別是固定反射鏡和移動反射鏡，所述移動反射鏡通過一剛性件連接被測物體，移動所述被測物體，帶動所述移動反射鏡，改變了所述激光束的反射路徑，所述處理系統(tǒng)根據(jù)兩條出射所述激光束分別在所述光電探測器上兩個(gè)感應(yīng)位置的間距，得出所述被測物體的位移。
[0010]采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，在所述被測物體移動時(shí)，帶動所述移動反射鏡產(chǎn)生位移，改變了所述移動反射鏡與所述固定反射鏡的間距，所述移動反射鏡發(fā)生位移前后的所述激光束第一次照射到所述固定反射鏡上的反射路徑不會改變，最終所述被測物體的位移值即所述移動反射鏡的位移值被反映到所述光電探測器上，這種只改變所述移動反射鏡位移的結(jié)構(gòu)方式能夠使所述處理系統(tǒng)的處理算法簡單化，同時(shí)簡化傳感器結(jié)構(gòu)，易于制造與使用。
[0011]優(yōu)選地，還包括用于發(fā)射所述激光束的激光源。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，還包括殼體，所述激光源、固定反射鏡、移動反射鏡和光電探測器均位于所述殼體內(nèi)，形成讀數(shù)頭，所述讀數(shù)頭設(shè)有安裝孔或粘貼件。
[0013]采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述讀數(shù)頭便于與所述被測物體或者相對靜止的部件適配、卡接或粘貼，方便拆裝。
[0014]優(yōu)選地，所述移動反射鏡連接至少一個(gè)連接件，所述連接件為剛性件，所述連接件伸出所述讀數(shù)頭外部。
[0015]優(yōu)選地，所述移動反射鏡連接三個(gè)所述連接件。
[0016]采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過保持三個(gè)接觸點(diǎn)，保證所述移動反射鏡與所述被測物體連接的平穩(wěn)性，使所述移動反射鏡位移后仍與所述固定反射鏡保持高精度平行，即能保證最終測量數(shù)據(jù)的高精度。
[0017]優(yōu)選地，所述激光源、固定反射鏡、移動反射鏡和光電探測器的位置均可調(diào)。
[0018]優(yōu)選地，所述光電探測器的位置與長度可以通過所述激光束的入射角計(jì)算獲得，使得所述激光束在所述固定反射鏡邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器測量范圍內(nèi)，直射光入射在所述光電探測器測量范圍外，假設(shè)所述入射角為Θ，所述固定反射鏡與光電探測器的距離為L，則所述光電探測器的長度等于2XL/tan0，為保證所述固定反射鏡邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器測量范圍內(nèi)，直射光入射在所述光電探測器測量范圍外，即以所述固定反射鏡為對稱的所述光電探測器向入射光反射方向進(jìn)行微位移。
[0019]優(yōu)選地，所述光電探測器采用的是一種對光點(diǎn)位置敏感的光電器件，可以測出光點(diǎn)的一維坐標(biāo)的長方形器件。比如，光電探測器可選擇一維線性光電探測器(簡稱一維PSD)，也可選擇成二維平面光電探測器(簡稱二維PSD)。
[0020]優(yōu)選地，所述位移傳感器的量程為0-lum。
[0021]本實(shí)用新型還提供了一種新型小量程超高精度位移傳感器的測量方法，包括如以上任一所述的新型位移傳感器，其測量方法包括以下步驟:
[0022]a、將被測物體通過一剛性件連接于所述移動反射鏡；
[0023]b、發(fā)射一束激光束，所述激光束以一定角度入射在所述固定反射鏡上，假設(shè)所述入射角為Θ，所述激光束經(jīng)過所述固定反射鏡和移動反射鏡的連續(xù)反射后照射到所述光電探測器上位置一；
[0024]C、移動所述被測物體，即移動所述移動反射鏡，位移量值為X，同時(shí)所述激光束的反射路徑變化，所述被測物體停止移動時(shí)，所述激光束入射到所述光電探測器上位置二；
[0025]d、所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述位置一和位置二的間距值Y，處理得到所述被測物體的所述位移量值X的值。
[0026]采用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的測量方法，所述移動反射鏡通過一剛性件連接所述被測物體，其余部件的位置關(guān)系保持不變，所述激光束以入射角Θ入射在所述固定反射鏡上，然后通過多次反射最終照射到所述光電探測器上位置一，移動所述被測物體得到所述位移量值X，所述激光束的反射路徑變化，所述被測物體停止移動時(shí)，所述激光束照射到所述光電探測器上位置二，所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述位置一和位置二的所述間距值Y，處理得到所述被測物體的所述位移量值X的值，同時(shí)在所述步驟C中，所述激光束的反射路徑在所述光電探測器上上下掃動，所述光電探測器探測到掃動區(qū)間，所述被測物體停止移動時(shí)，即便位移前后所述激光束照射到所述光電探測器上的出射光束平行，所述處理系統(tǒng)依舊能夠根據(jù)所述光電探測器探測到的所述掃動區(qū)間，計(jì)算出所述移動反射鏡的所述位移量值X的值，即所述被測物體的所述位移量值X的值，該測量方法簡單、可靠，操作方便，并且能夠提高位移測量精度，可用于對所述被測物體位移一次性變化或連續(xù)增量式位移變化的測量。
[0027]優(yōu)選地，當(dāng)所述步驟c中的所述移動反射鏡位移量值X保持固定值時(shí)，如果需要所述位置一和位置二的間距值Y越大，將所述步驟b中的所述激光束的入射角度Θ調(diào)小或者增加所述固定反射鏡與移動反射鏡的長度。
[0028]采用這種方法，所述入射角Θ的值越小或者反射鏡(包括所述固定反射鏡與移動反射鏡)長度越長，得到的所述位移量值X的探測值，即所述間距值Y的放大程度越大，所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述間距值Y的值處理得到的所述位移量值X的值的精度更高。
[0029]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0030]1、運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，通過所述激光束在一組平行設(shè)置的兩塊反射鏡之中不斷反射，最終照射到所述光電探測器上一個(gè)位置，改變兩塊反射鏡的間距，即會改變所述激光束的反射路徑，最終照射到所述光電探測器上另一個(gè)位置，所述處理系統(tǒng)根據(jù)這兩個(gè)不同位置處理得到一個(gè)探測距離值，這個(gè)探測距離值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，所述處理系統(tǒng)能夠通過這個(gè)探測距離值來計(jì)算出兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，適用于被測物體位移連續(xù)變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實(shí)現(xiàn)批量制造；
[0031]2、運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，所述移動反射鏡通過一剛性件連接所述被測物體，其余部件的位置關(guān)系不變的情況下，使所述被測物體發(fā)生位移帶動所述移動反射鏡發(fā)生位移，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，在所述被測物體移動時(shí)，帶動所述移動反射鏡產(chǎn)生位移，改變了所述移動反射鏡與所述固定反射鏡的間距，所述移動反射鏡發(fā)生位移前后的所述激光束第一次照射到所述固定反射鏡上的反射路徑不會改變，最終所述被測物體的位移值即所述移動反射鏡的位移值被反映到所述光電探測器上，這種只改變所述移動反射鏡位移的結(jié)構(gòu)方式能夠使所述處理系統(tǒng)的處理算法簡單化，同時(shí)簡化傳感器結(jié)構(gòu)，易于制造與使用；
[0032]3、運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，還包括殼體，所述激光源、固定反射鏡、移動反射鏡和光電探測器均位于所述殼體內(nèi)，形成讀數(shù)頭，所述讀數(shù)頭設(shè)有安裝孔或粘貼件，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述讀數(shù)頭便于與所述被測物體或者相對靜止的部件適配、卡接或粘貼，方便拆裝；
[0033]4、運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，所述移動反射鏡剛性連接三個(gè)所述連接件，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過保持三個(gè)接觸點(diǎn)，保證所述移動反射鏡與所述被測物體連接的平穩(wěn)性，使所述移動反射鏡位移后仍與所述固定反射鏡保持高精度平行，即能保證最終測量數(shù)據(jù)的高精度；
[0034]5、運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的測量方法，所述移動反射鏡通過一剛性件連接所述被測物體，其余部件的位置關(guān)系保持不變，所述激光束以非零入射角Θ入射在所述固定反射鏡上，然后通過多次反射最終照射到所述光電探測器上位置一，移動所述被測物體得到所述位移量值為X，所述激光束的反射路徑變化，所述被測物體停止移動時(shí)，所述激光束照射到所述光電探測器上位置二，所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述位置一和位置二的間距值Y，處理得到所述被測物體的位移量值X的值，同時(shí)在所述步驟c中，所述激光束的反射路徑在所述光電探測器上上下掃動，所述光電探測器探測到掃動區(qū)間，所述被測物體停止移動時(shí)，即便位移前后所述激光束照射到所述光電探測器上的出射光束平行，所述處理系統(tǒng)依舊能夠根據(jù)所述光電探測器探測到的所述掃動區(qū)間，計(jì)算出所述移動反射鏡的位移量值X的值，即所述被測物體的位移量值X的值，該測量方法簡單、可靠，操作方便，并且能夠提高位移測量精度，可用于對所述被測物體位移一次性變化或連續(xù)增量式位移變化的測量；
[0035]6、運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的測量方法，在所述步驟b中所述入射角Θ的值越小或者反射鏡(包括所述固定反射鏡與移動反射鏡)長度越長，得到的所述位移量值X的探測值，即所述間距值Y的放大程度越大，所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述間距值Y的值處理得到的所述位移量值X的值的精度更高。
【附圖說明】
[0036]圖1為本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的原理示意圖；
[0037]圖2為本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器測量時(shí)的示意圖；
[0039]圖4為本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器光電探測器位置與長度的示意圖。
[0040]圖中標(biāo)記:1-激光源，11-激光束，2-固定反射鏡，3-移動反射鏡，31-連接件，4_光電探測器，5-讀數(shù)頭，6-被測物體。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本【實(shí)用新型內(nèi)容】所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實(shí)用新型的范圍。
[0042]實(shí)施例1
[0043]如圖1-4所示，本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，包括激光束11、固定反射鏡2、移動反射鏡3和光電探測器4和處理系統(tǒng)。
[0044]兩塊所述反射鏡平行設(shè)置并且能夠相對移動，所述激光束11與光電探測器4相對設(shè)置在兩塊所述反射鏡兩端，所述激光束11入射到其中一塊所述反射鏡上，經(jīng)過兩塊所述反射鏡交替反射后，出射到所述光電探測器4上被感應(yīng)，所述處理系統(tǒng)用于處理所述光電探測器4接收到所述激光束11的位置。
[0045]運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，通過所述激光束11在一組平行設(shè)置的兩塊反射鏡之中不斷反射，最終照射到所述光電探測器4上一個(gè)位置，改變兩塊反射鏡的間距，即會改變所述激光束11的反射路徑，最終照射到所述光電探測器4上另一個(gè)位置，所述處理系統(tǒng)根據(jù)這兩個(gè)不同位置處理得到一個(gè)探測距離值，這個(gè)探測距離值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，所述處理系統(tǒng)能夠通過這個(gè)探測距離值來計(jì)算出兩塊反射鏡間距的真實(shí)改變值，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，適用于被測物體位移連續(xù)變化的測量，測量可靠，精度較高，易于實(shí)現(xiàn)批量制造。
[0046]實(shí)施例2
[0047]如圖1-4所示，本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器以及被測物體6，所述傳感器包括激光束11、固定反射鏡2、移動反射鏡3、光電探測器4和處理系統(tǒng)。
[0048]所述被測物體6通過一剛性件連接所述移動反射鏡3，所述固定反射鏡2與移動反射鏡3平行設(shè)置，所述移動反射鏡3能夠與所述固定反射鏡2相對移動，所述激光束11與光電探測器4相對設(shè)置在所述固定反射鏡2和移動反射鏡3兩端，所述激光束11入射到所述固定反射鏡2或移動反射鏡3上，經(jīng)過所述移動反射鏡3和固定反射鏡2交替反射后，出射到所述光電探測器4上被感應(yīng)，所述處理系統(tǒng)用于處理所述光電探測器4接收到所述激光束11的位置，移動所述被測物體6，帶動所述移動反射鏡3，改變了所述激光束11的反射路徑，所述處理系統(tǒng)根據(jù)兩條出射所述激光束11分別所在所述光電探測器4上兩個(gè)感應(yīng)位置的間距，得出所述被測物體6的位移。
[0049]所述光電探測器4的位置與長度可以通過所述激光束11的入射角Θ計(jì)算獲得，使得所述激光束11在所述固定反射鏡2邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器4測量范圍內(nèi)，得到所述位置一 111或者所述位置二 112，直射光入射在所述光電探測器4測量范圍外，如圖4所示，所述固定反射鏡2與所述光電探測器4的距離為L，則所述光電探測器4的長度等于2XL/tan0，為保證所述固定反射鏡2邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器4測量范圍內(nèi)，直射光入射在所述光電探測器4測量范圍外，即以所述固定反射鏡2為對稱的所述光電探測器4向入射光反射方向進(jìn)行微位移。
[0050]運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，所述移動反射鏡3通過一剛性件連接所述被測物體6，其余部件的位置關(guān)系不變的情況下，使所述被測物體6發(fā)生位移帶動所述移動反射鏡3發(fā)生位移，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，在所述被測物體6移動時(shí)，帶動所述移動反射鏡3產(chǎn)生位移，改變了所述移動反射鏡3與所述固定反射鏡2的間距，所述移動反射鏡3發(fā)生位移前后的所述激光束11第一次照射到所述固定反射鏡2上的反射路徑不會改變，最終所述被測物體6的位移值即所述移動反射鏡3的位移值被反映到所述光電探測器4上，這種只改變所述移動反射鏡3位移的結(jié)構(gòu)方式能夠使所述處理系統(tǒng)的處理算法簡單化，同時(shí)簡化傳感器結(jié)構(gòu)，易于制造與使用。
[0051 ] 實(shí)施例3
[0052]如圖1-4所示，本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器以及被測物體6，所述傳感器包括激光源1、激光束11、固定反射鏡2、移動反射鏡3、光電探測器4和處理系統(tǒng)，還包括殼體。
[0053]所述激光束11通過激光源I發(fā)射得到，所述激光源1、固定反射鏡2、移動反射鏡3和光電探測器4均位于所述殼體內(nèi)，形成讀數(shù)頭5，所述讀數(shù)頭5設(shè)有安裝孔或粘貼件，所述被測物體6通過一剛性件連接所述讀數(shù)頭5中的所述移動反射鏡3，所述固定反射鏡2與移動反射鏡3平行設(shè)置，所述移動反射鏡3能夠與所述固定反射鏡2相對移動，所述激光束11與光電探測器4相對設(shè)置在所述固定反射鏡2和移動反射鏡3兩端，所述激光束11入射到所述固定反射鏡2或移動反射鏡3上，經(jīng)過所述移動反射鏡3和固定反射鏡2交替反射后，出射到所述光電探測器4上被感應(yīng)，所述處理系統(tǒng)用于處理所述光電探測器4接收到所述激光束11的位置，移動所述被測物體6，帶動所述移動反射鏡3，改變了所述激光束11的反射路徑，所述處理系統(tǒng)根據(jù)兩條出射所述激光束11分別所在所述光電探測器4上兩個(gè)感應(yīng)位置的間距，得出所述被測物體6的位移。
[0054]運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，還包括殼體，所述激光源1、固定反射鏡2、移動反射鏡3和光電探測器4均位于所述殼體內(nèi)，形成讀數(shù)頭5，所述讀數(shù)頭5設(shè)有安裝孔或粘貼件，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述讀數(shù)頭5便于與所述被測物體6或者相對靜止的部件適配、卡接或粘貼，方便拆裝。
[0055]實(shí)施例4
[0056]如圖1-4所示，本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器以及被測物體6，所述傳感器包括激光源1、激光束11、固定反射鏡2、移動反射鏡3、光電探測器4、處理系統(tǒng)和殼體，還包括連接件31。
[0057]所述激光束11通過激光源I發(fā)射得到，所述激光源1、固定反射鏡2、移動反射鏡3、連接件31和光電探測器4均位于所述殼體內(nèi)，形成讀數(shù)頭5，所述讀數(shù)頭5設(shè)有安裝孔或粘貼件，所述移動反射鏡3連接三個(gè)所述連接件31，所述連接件31為剛性件，所述被測物體6連接三個(gè)所述連接件31，所述固定反射鏡2與移動反射鏡3平行設(shè)置，所述移動反射鏡3能夠與所述固定反射鏡2相對移動，所述激光束11與光電探測器4相對設(shè)置在所述固定反射鏡2和移動反射鏡3兩端，所述激光束11入射到所述固定反射鏡2或移動反射鏡3上，經(jīng)過所述移動反射鏡3和固定反射鏡2交替反射后，出射到所述光電探測器4上被感應(yīng)，所述處理系統(tǒng)用于處理所述光電探測器4接收到所述激光束11的位置，移動所述被測物體6，帶動所述移動反射鏡3，改變了所述激光束11的反射路徑，所述處理系統(tǒng)根據(jù)兩條出射所述激光束11分別所在所述光電探測器4上兩個(gè)感應(yīng)位置的間距，得出所述被測物體6的位移。
[0058]運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，所述移動反射鏡3連接三個(gè)所述連接件31，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過保持三個(gè)接觸點(diǎn)，保證所述移動反射鏡3與所述被測物體6連接的平穩(wěn)性，使所述移動反射鏡3位移后仍與所述固定反射鏡2保持高精度平行，即能保證最終測量數(shù)據(jù)的高精度。
[0059]實(shí)施例5
[0060]如圖1-4所示，本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的測量方法，包括如實(shí)施例1-4任一中的新型位移傳感器，其測量方法包括以下步驟:
[0061]a、將被測物體6通過一剛性件連接于所述移動反射鏡3;
[0062]b、發(fā)射一束激光束11，所述激光束11以一定角度入射在所述固定反射鏡2上，假設(shè)所述入射角為Θ，所述激光束11經(jīng)過所述固定反射鏡2和移動反射鏡3的連續(xù)反射后照射到所述光電探測器4上位置一111;
[0063]c、移動所述被測物體6，即移動所述移動反射鏡3，位移量值為X，同時(shí)所述激光束11的反射路徑變化，所述被測物體6停止移動時(shí)，所述激光束11入射到所述光電探測器4上位置二 112;
[0064]d、所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述位置一 111和位置二 112的間距值Y，處理得到所述被測物體6的所述位移量值X的值。
[0065]作為優(yōu)選地，在所述步驟b或者步驟c中，所述光電探測器4的位置與長度可以通過所述激光束11的入射角Θ計(jì)算獲得，使得所述激光束11在所述固定反射鏡2邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器4測量范圍內(nèi)，得到所述位置一 111或者所述位置二 112，直射光入射在所述光電探測器4測量范圍外，如圖4所示，所述固定反射鏡2與所述光電探測器4的距離為L，則所述光電探測器4的長度等于2XL/tan0，為保證所述固定反射鏡2邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器4測量范圍內(nèi)，直射光入射在所述光電探測器4測量范圍外，即以所述固定反射鏡2為對稱的所述光電探測器4向入射光反射方向進(jìn)行微位移。
[0066]作為優(yōu)選地，當(dāng)所述步驟c中的所述移動反射鏡3位移量值X保持固定值時(shí)，如果需要所述位置一 111和位置二 112的間距值Y越大，將所述步驟b中的所述激光束11的入射角度Θ調(diào)小或者增加所述固定反射鏡2與移動反射鏡3的長度。
[0067]運(yùn)用本實(shí)用新型所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器的測量方法，所述移動反射鏡3通過一剛性件連接所述被測物體6，其余部件的位置關(guān)系保持不變，所述激光束11以非零入射角Θ入射在所述固定反射鏡2上，然后通過多次反射最終照射到所述光電探測器4上位置一 111，移動所述被測物體6得到所述位移量X，所述激光束11的反射路徑變化，所述被測物體6停止移動時(shí)，所述激光束11照射到所述光電探測器4上位置二 112，所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述位置一 111和位置二 112的間距Y，處理得到所述被測物體6的位移量X的值，同時(shí)在所述步驟c中，所述激光束11的反射路徑在所述光電探測器4上連續(xù)來回掃動，所述光電探測器4探測到掃動區(qū)間，所述被測物體6停止移動時(shí)，即便位移前后所述激光束11照射到所述光電探測器4上的出射光束平行，所述處理系統(tǒng)依舊能夠根據(jù)所述光電探測器4探測到的所述掃動區(qū)間，計(jì)算出所述移動反射鏡3的位移量X的值，即所述被測物體6的位移量X的值，所述步驟b中，所述入射角Θ的值越小，得到的所述位移量值X的探測值，即所述間距值Y的放大程度越大，所述處理系統(tǒng)根據(jù)所述間距值Y的值處理得到的所述位移量值X的值的精度更高，該測量方法簡單、可靠，操作方便，并且能夠提高測量精度，可用于對所述被測物體6位移一次性變化或連續(xù)增量式位移變化的測量。
[0068]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，包括激光束(11)、兩塊反射鏡、光電探測器(4)和處理系統(tǒng)，兩塊所述反射鏡平行設(shè)置并且能夠相對移動，所述激光束(11)與光電探測器(4)相對設(shè)置在兩塊所述反射鏡兩端，所述激光束(11)入射到其中一塊所述反射鏡上，經(jīng)過兩塊所述反射鏡交替反射后，出射到所述光電探測器(4)上被感應(yīng)，所述處理系統(tǒng)用于處理所述光電探測器(4)接收到所述激光束(11)的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，兩塊反射鏡分別是固定反射鏡(2)和移動反射鏡(3)，所述移動反射鏡(3)通過一剛性件連接被測物體(6)，移動所述被測物體(6)，帶動所述移動反射鏡(3)，改變了所述激光束(11)的反射路徑，所述處理系統(tǒng)根據(jù)兩條出射所述激光束(11)分別在所述光電探測器(4)上兩個(gè)感應(yīng)位置的間距，得出所述被測物體(6)的位移。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，還包括用于發(fā)射所述激光束(11)的激光源(I)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，還包括殼體，所述激光源(I)、固定反射鏡(2)、移動反射鏡(3)和光電探測器(4)均位于所述殼體內(nèi)，形成讀數(shù)頭(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，所述移動反射鏡(3)連接至少一個(gè)連接件(31)，所述連接件(31)為剛性件，所述連接件(31)伸出所述讀數(shù)頭(5)外部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，所述移動反射鏡(3)連接三個(gè)所述連接件(31)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，所述激光源(I)、固定反射鏡(2)、移動反射鏡(3)和光電探測器(4)的位置均可調(diào)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，所述光電探測器(4)的位置與長度可以通過所述激光束(11)的入射角計(jì)算獲得，使得所述激光束(11)在所述固定反射鏡(2)邊緣點(diǎn)的反射光入射在所述光電探測器(4)測量范圍內(nèi)，直射光入射在所述光電探測器(4)測量范圍外。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，所述光電探測器(4)采用的是一種對光點(diǎn)位置敏感的光電器件，可以測出光點(diǎn)的一維坐標(biāo)的長方形器件。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的一種新型小量程超高精度位移傳感器，其特征在于，所述位移傳感器的量程為O-1um0
【文檔編號】G01B11/02GK205619886SQ201620460385
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】張白, 潘俊濤
【申請人】北方民族大學(xué)