[发明专利]光学位移测量器及位移测量方法

说明书

本发明提供一种光学位移测量器，包括：封闭暗腔、光源、扩散导光板、第一光强传感器、隔板、主控模块和传动结构；光源、扩散导光板、第一光强传感器设置在封闭暗腔内，将外界环境中的光线隔离开；扩散导光板设置在光源附近，光源发出的光沿着扩散导光板均匀减弱；隔板设置在光源和第一光强传感器之间，避免光源直射到第一光强传感器；第一光强传感器与主控模块连接；传动结构从封闭暗腔中伸出，用于传递外界的位移活动；第一光强传感器和传动结构固定连接，平行于扩散导光板直线移动。通过亮度与位移量的对应关系实现对位移的测量。本发明还提供适用于上述光学位移测量器的位移测量方法。

技术领域

本发明涉及距离测量领域，特别是一种光学位移测量器及位移测量方法。

背景技术

位移指物体相对于某参考坐标系一点的距离的变化量，它是描述物体空间位置变化的物理量。位移传感器又称为线性传感器，是将位移转换成电量的传感器。位移传感器的发展经历了两个阶段，经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。二十世纪80年代以前，人们以经典电磁学为理论基础，把不便于定量监测和处理的位移、位置、液位、尺寸、流量、速度、振动等物理量转换为易于定量监测、便于作信息传输与处理的电学量。近20年来，位移传感器种类繁多，应用领域不断扩大，同时有越来越多的创新技术被运用到传感器中，如基于OEM的LVDT技术、超声波技术、磁致伸缩技术、光纤技术、时栅技术等，位移传感器技术已取得了突破性进展。由于技术的进步，使得各种传感器性能大幅度提高，成本大幅度降低，从而极大地扩展了应用范围，形成了一个高速增长的产业。

然而，目前在10-50mm的量程、精度为0.1mm的测量区间内，能适用于强电磁场环境的低成本位移测量设备还暂时缺乏，无法方便地推广应用。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种光学位移测量器及位移测量方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种光学位移测量器，包括：封闭暗腔、光源、扩散导光板、第一光强传感器、隔板、主控模块和传动结构；所述光源、扩散导光板、第一光强传感器设置在封闭暗腔内，所述封闭暗腔用于将外界环境中的光线隔离开；所述扩散导光板设置在光源附近，用于使光源发出的光沿着扩散导光板均匀扩散减弱；所述隔板设置在光源和第一光强传感器之间，避免光源发出的光直射到第一光强传感器上；所述第一光强传感器与主控模块连接，用于将接收到的数据发送给主控模块；所述传动结构从封闭暗腔中伸出，用于传递外界的位移活动；所述第一光强传感器和传动结构固定连接，在传动结构的带动下平行于扩散导光板直线移动，移动轨迹的延长线穿过光源。

封闭暗腔将外部的光线隔绝掉，隔板将光源和第一光强传感器隔离开，使第一光强传感器只能接收到光源发出并由扩散导光板传递过来的光，得到的测量数据不受干扰，有效降低了误差。扩散导光板将光源发出的光线均匀地扩散分布到扩散导光板的面板上，第一光强传感器在扩散导光板一侧移动时，接收到的光强信息是连续变化的，同时可以在较短的距离内有明显的光强变化，保证了测量的精度。对于一个稳定光源，光照强度和与光源之间的距离是一一对应的关系，因此通过读取出光强的变化量，并由主控模块记录并换算出第一光强传感器的位移量。由于第一光强传感器和外部通过传动结构传动连接的，故即可方便地得出需要测量的物件的位移数据。光线通过扩散导光板传播，不会受到磁场的干扰，可在强磁场环境下使用。

于本发明一实施例中，所述光源设置在扩散导光板端部，所述光源包括恒定光源。

这里所说的端部，是指位于扩散导光板的发光面板尽头的边缘部分。光源设置在扩散导光板端部，从扩散导光板的导光面上发出的光都是从光源射入并在扩散导光板中反射扩散后射出的，避免了光源的光线直接照射第一光强传感器。当光线直射第一光强传感器时，由于光强衰减慢，即使发生了位移光照强度的变化量也无法被探知，使设备无法准确地测量。采用包括稳流驱动LED灯在内的恒定光源，可以保证当第一光强传感器移动时，在同一个位置的光照强度是相同的，避免因为光源发光强度变化使测量出现偏差。