[发明专利]一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置

说明书

本发明公开了光学测量技术领域的一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，旨在解决现有技术中的光电式位移装置均采用透镜或透镜组来实现光线的准直，由于光学透镜的自身特点，导致加工成本高、结构复杂、适用场景限制等技术问题。所述装置包括点光源、菲涅尔透镜、线阵CCD、数据采集处理电路，线阵CCD与数据采集处理电路电性连接；点光源发出的发散光束通过菲涅尔透镜准直为平行光束，照射于线阵CCD上，菲涅尔透镜与线阵CCD之间的照射路径上用于布设被测物或其标识物。

技术领域

本发明涉及一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，属于光学测量技术领域。

背景技术

光电式位移装置是采用光电感应原理实现非接触测量的一类测量设备。其主要用于安装在水工建筑物或其他工程建筑物上，用于自动测量建筑物水平方向和垂直方向的位移。由于该类装置可真正实现非接触式测量，且具有测量精度高、无漂移、可靠性强、安装方便等特点，因而得到了广泛的推广应用。

光电式位移装置所测量的是被测物或其标识物平行于线阵光电耦合器件（ChargeCoupled Device，CCD）且沿着CCD方向的一维方向上的变化量。由于点光源所发出的光是发散的，如果不进行准直，即使被测物或其标识物未发生平行于线阵CCD方向上移动，假如被测物或其标识物发生垂直线阵CCD移动，由点光源照射被测物或其标识物而在线阵CCD上的阴影位置也会发生变化，因而便无法实现光电式位移装置的精确测量。因此，为满足光电式位移装置测量精度，必须先将点光源发出的光准直成平行光。

目前，光电式位移装置均采用透镜组来实现光线的准直，其工作原理均为：首先将点光源发出的光经过透镜准直成平行光，平行光照射到被测物或其标识物上，在其后的线阵CCD上形成一阴影，通过信号采集及处理，测量出该阴影在线阵CCD上的位置，从而可以得到被测物或其标识物相对于装置的位置坐标。为将点光源准直成平行光，需要采用高品质的准直透镜。光学透镜加工工艺复杂，加工成本高，为消除球差，需采用两个正负透镜进行胶合，同时为了控制仪器体积，有时还需要增加一片扩束镜片，为了将这些镜片装卡在一起，还需要加工一装配附件，不仅增加了结构的复杂性，还增加了生产加工成本。另外，由于光学透镜容易受潮发霉，如果应用在大坝观测这种潮湿环境下，难以解决其长期工作条件下的稳定性和可靠性，因而对其使用场景造成了很大限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，以解决现有技术中的光电式位移装置均采用透镜或透镜组来实现光线的准直，由于光学透镜的自身特点，导致加工成本高、结构复杂、适用场景限制等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，包括点光源、菲涅尔透镜、线阵CCD、数据采集处理电路，线阵CCD与数据采集处理电路电性连接；点光源发出的发散光束通过菲涅尔透镜准直为平行光束，照射于线阵CCD上，菲涅尔透镜与线阵CCD之间的照射路径上用于布设被测物或其标识物。

进一步地，还包括一侧开口的外壳和压合于外壳开口处的底板，所述外壳设有两个对向透光的腔室，点光源和菲涅尔透镜设于其中一个腔室内，线阵CCD、数据采集处理电路设于另一个腔室内，所述被测物或其标识物布设于两腔室之间。

进一步地，底板与外壳之间压合有垫片。

进一步地，还包括光源座和光源支架，所述点光源设于光源座上，所述光源座通过光源支架与底板或／和外壳固定连接。

进一步地，还包括透镜支架，所述菲涅尔透镜通过透镜支架与底板或／和外壳固定连接。

进一步地，还包括与底板或／和外壳固定连接的CCD驱动板，所述线阵CCD设于CCD驱动板上，线阵CCD通过CCD驱动板与数据采集处理电路电性连接。

进一步地，点光源与菲涅尔透镜之间或／和菲涅尔透镜与线阵CCD之间的照射路径上还设有反射镜。