[发明专利]一种新型光臂放大式高精度长度传感器及测量方法

说明书

本发明公开了一种新型光臂放大式高精度长度传感器及测量方法，该长度传感器包括：激光束一、激光束二；反射部件，反射部件上设有用于反射所述激光束一、激光束二的若干个反射面，每个反射面截面为凸起形状，所有反射面首尾相连构成反射面阵列；光电探测器一用于接收激光束一在反射部件上反射后的激光束并显示其反射位置；光电探测器二用于接收激光束二在反射部件上反射后的激光束并显示其反射位置；处理系统根据光电探测器一接收到的激光束一的位置变化值和光电探测器二所接收到的激光束二的位置变化值，处理得到被测物体位移量。该新型光臂放大式高精度长度传感器结构简单，适用于被测物体位移连续变化的测量，可靠性好，精度高，易于批量制造。

技术领域

本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种新型光臂放大式高精度长度传感器及测量方法。

背景技术

位移传感器是一种常用的几何量传感器，在航空航天、工业生产、机械制造以及军事科学等很多领域中都有广泛的使用。位移的测量方式有很多种，较小位移(如小于1cm)通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，较大的位移(如大于1cm)常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高(目前分辨率最高的可达到纳米级)、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。

光栅式传感器指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10～100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。

光栅传感器由于光刻工艺的物理结构限制，造成其测量精度很难再有提升，无法满足越来越高的测量精度的需求，迫切需要开发一种结构简单，精度更高的传感器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有光栅式位移传感器由于其制造工艺、结构的限制导致的精度很难进一步提高的不足，提供一种新型光臂放大式高精度长度传感器，该长度传感器上设有反射部件，反射部件上具有连续的多个反射面，被测物体发生位移时，激光源发射的激光束通过反射面反射到光电探测器上，根据光电探测器检测到的反射激光位置的变化值，得到被测物体的位移大小，该长度传感器结构简单，提高了测量精度，易于实现批量制造。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型光臂放大式高精度长度传感器，包括：

激光束一、激光束二；

反射部件，所述反射部件上设有用于反射所述激光束一、激光束二的若干个反射面，每个所述反射面截面为凸起形状，所有所述反射面首尾相连；

光电探测器一，用于接收所述激光束一在所述反射部件中的反射面反射后的激光束并显示其反射位置；

光电探测器二,用于接收所述激光束二在所述反射部件中的反射面反射后的激光束并显示其反射位置；

处理系统，根据所述光电探测器一上所接收到的激光束一反射位置变化值和所述光电探测器二上所接收到的激光束二反射位置变化值，计算得到被测物体的位移变化值。

该新型光臂放大式高精度长度传感器，可以通过将反射部件安装在被测物体上，激光束一、激光束二入射到反射部件的不同反射面表面后分别反射到光电探测器一、光电探测器二上。当反射部件固定在被测物体上时，被测物体发生位移，反射部件随之一起位移，通过测量位移过程中激光束一、激光束二经反射部件的反射面反射后分别位于光电探测器一、光电探测器二上的反射位置点的变化，每个时刻激光束一、激光束二在反射面上反射后的两条激光束中至少有一条反射激光能够被对应的光电探测器一、光电探测器二所检测，即光电探测器一、光电探测器二的长度适配并能够感应到激光束一、激光束二的反射激光束在对应光电探测器上变化的反射位置点。