[发明专利]非接触式转动角位移测量装置及测量方法

说明书

本申请涉及一种非接触式转动角位移测量装置及测量方法，激光光束经过测量组件，即形成第一频率激光光束和第二频率激光光束，并在待测圆台一交点上散射形成第一测量回馈光束和第二测量回馈光束，随后回到激光发射装置并与激光发射装置内的原光场发生干涉效应，调制激光器的输出功率得到调制光束。探测器接收调制光束，并将调制光束由光信号转换为电信号。处理装置根据电信号计算待测圆台的角位移。通过激光的回馈调制现象进行测量，具有高精度、高分辨率，因此解决了容栅式角位移传感器在使用过程中出现安装误差的问题。此外，探测器通过实时检测调制光束中的光强和相位的变化，就可以动态测量一个待测圆台的角位移。

技术领域

本发明属于激光测量技术领域，涉及一种非接触式转动角位移测量装置及测量方法。

背景技术

转动角位移测量技术在现代工业中具有重要的作用，广泛应用于航空航天、激光精密计量、电子产品制造等多个领域。传统的转动角位移测量主要有电学角位移传感器和光学角位移传感技术两类。基于容栅式角度测量技术的电学传感器具有精度高、易于集成、功耗低等优点，其原理是转动时具有栅式结构的电容横截面积发生变化，导致电容值变化，从而反演出目标转动信息。但容栅式角位移传感器在使用过程会引入安装误差，严重限制了电学角位移传感器的应用范围。

发明内容

针对上述背景技术中提到的问题，本发明提供了一种非接触、高分辨率、高精度、全周角、动态测量的圆台转动角位移的非接触式转动角位移测量装置及测量方法。

一种角位移测量装置，包括：

激光发射装置，用于射出激光光束；

测量组件，用于接收所述激光光束，并向待测圆台发射第一频率激光光束和第二频率激光光束，所述第一频率激光光束和所述第二频率激光光束在所述待测圆台具有交点，所述待测圆台围绕一中心轴旋转；

所述第一频率激光光束和所述第二频率激光光束经所述待测圆台散射形成第一测量回馈光束和第二测量回馈光束，所述第一测量回馈光束和所述第二测量回馈光束经过测量组件的射向所述激光发射装置并在所述激光发射装置回馈调制生成调制光束；

探测器，用于接收所述调制光束，并将所述调制光束由光信号转换为电信号；处理装置，用于根据所述电信号计算所述待测圆台的旋转角度。

在一个实施例中，所述测量组件还包括：

第一分光器，设置于所述激光发射装置和所述待测圆台之间，所述第一分光器用于将所述激光光束分为第一光束和第二光束；

第一反射镜，设置于所述激光发射装置和所述待测圆台之间，用于将所述第二光束反射到所述待测圆台；所述第二光束为所述第二频率激光光束；

第一移频器和第二移频器，依次设置于所述激光发射装置和所述待测圆台之间，用于将所述第一光束差动移频，形成所述第一频率激光光束；所述第一测量回馈光束和所述第二测量回馈光束经过所述第二移频器和所述第一移频器射向所述激光发射装置并在所述激光发射装置回馈调制生成调制光束。

在一个实施例中，所述测量组件还包括第二反射镜，设置于所述第一反射镜和所述待测圆台之间，第二反射镜用于将所述第一反射镜射出的所述第二光束反射到所述待测圆台。

在一个实施例中，所述测量组件还包括准直器，所述准直器设置于所述激光发射装置和所述第一分光器之间，所述激光光束通过所述准直器发送到所述第一移频器和所述第二移频器。所述第一测量回馈光束和所述第二测量回馈光束经所述第二移频器和所述第一移频器射出后，经过所述准直器射向所述激光发射装置并在所述激光发射装置回馈调制生成调制光束。

在一个实施例中，还包括第二分光镜，所述第二分光镜设置于所述探测器和所述激光发射装置之间，所述第二分光镜用于将所述激光发射装置中回馈调制生成的调制光束分为测量光和探测光；所述测量光透过准直器进入所述测量组件；所述探测光从所述第二分光镜射入所述探测器。