[发明专利]一种激光位移传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种激光位移传感器，其特征在于，包括准直激光器(1)、光阑(2)、胶合镜(3)、第一柱面镜(4)、待测物体(5)、凸透镜(6)、四象限探测器(7)：

所述准直激光器(1)发出的激光从光阑(2)射出后进入胶合镜(3)，胶合镜(3)镀有单向透过膜使得光线入射至第一柱面镜(4)，经第一柱面镜(4)出射至待测物体(5)上；待测物体(5)将光反射后，反射光线沿原光路返回至胶合镜(3)，并被胶合镜(3)反射到凸透镜(6)，经过凸透镜(6)的聚焦作用，在四象限探测器(7)上以能量强弱的形式输出电信号，从而得到与电信号一一对应的距离。

2.根据权利要求1所述的激光位移传感器，其特征在于，所述胶合镜(3)由第一直角棱镜、第二直角棱镜和一块柱面镜胶合而成，其中第一直角棱镜、第二直角棱镜的最长面粘接在一起形成一个分光棱镜，该分光棱镜的出光面与所述柱面镜的平面相粘接；从光阑(2)出射的光线，顺次通过第一直角棱镜、第二直角棱镜、柱面镜后，入射至第一柱面镜(4)。

3.根据权利要求1所述的激光位移传感器，其特征在于，胶合镜(3)中两个直角棱镜的胶合面镀有单向透过膜，该单向透过膜的波段为638nm到656nm。

4.根据权利要求1所述的激光位移传感器，其特征在于，胶合镜(3)中的柱面镜与第一柱面镜(4)的凸面相对，且母线相互垂直，光线经过这两个柱面镜后，子午方向或者弧矢方向发生拉伸变形。

5.根据权利要求1所述的激光位移传感器，其特征在于，所述准直激光器(1)的波长为650nm，光阑(2)口径为5mm。

6.一种激光位移传感器的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，准直激光器(1)发出的激光从光阑(2)射出后进入胶合镜(3)，胶合镜(3)镀有单向透过膜使得光线入射至第一柱面镜(4)，经第一柱面镜(4)出射至待测物体(5)上；

步骤2，待测物体(5)初始位置为第一柱面镜(4)的正焦点处，待测物体(5)将光反射后，反射光线沿原光路返回至胶合镜(3)，并被胶合镜(3)反射到凸透镜(6)；

步骤3，经过凸透镜(6)的聚焦作用，在四象限探测器(7)上以能量强弱的形式输出电信号，待测物体(5)为初始位置时，四象限探测器(7)接收到一个圆形光斑；

步骤4，待测物体(5)相对于初始位置出现位移时，往物方移动时，光斑的子午方向发生拉伸；往像方移动时，光斑的弧矢方向发生拉伸；光斑发生拉伸后，在四象限探测器(7)的四个象限内接收到的电压发生变化，电压差之比与位移成正比，从而得到与电信号一一对应的距离。

7.根据权利要求6所述的激光位移传感器的测量方法，其特征在于，步骤4所述光斑发生拉伸后，在四象限探测器(7)的四个象限内接收到的电压发生变化，电压差之比与位移成正比，从而得到与电信号一一对应的距离，具体如下：

把探测器的四个象限分为A、B、C、D，根据A、B、C、D四个象限内能量的比值k得到唯一对应的距离，k的取值公式如下：

其中，V_A、V_B、V_C、V_D分别是A、B、C、D四个象限通过光电效应产生的电压值。