[发明专利]一种基于光束扫描探测的组合悬臂梁探针传感装置及传感方法

摘要

一种基于光束扫描探测的组合悬臂梁探针传感装置及传感方法，属于尺寸测量技术领域，解决了基于光纤出射光探测的组合悬臂梁探针传感装置无法实现大量程、高分辨率传感的问题。本发明设置两个不同量程的光电探测器，探针的位移变化量小时，直接通过小量程光电探测器进行高分辨率传感，当探针的位移变化量大、聚焦光斑的位置偏移量超出小量程光电探测器的量程、在大量程光电探测器的量程内时，根据大量程光电探测器探测到的聚焦光斑的偏移量，控制二维扫描振镜组，使经其出射的激光发生偏转，使小量程光电探测器探测到聚焦光斑、该聚焦光斑的位置与光纤的另一端同步移动，实现了大量程、高分辨率的传感。本发明用于微尺寸和大深径比内腔结构的测量。

主权项

一种基于光束扫描探测的组合悬臂梁探针传感装置，它包括激光器(1)、光纤(2)、夹持器(3)和探针(4)，其特征在于：它还包括物镜(5)、分光镜(6)、第一收集透镜(7)、第一光电探测器(8)、管镜(9)、扫描透镜(10)、二维扫描振镜组(11)、第二收集透镜(12)和第二光电探测器(13)；激光器(1)的输出端连接光纤(2)的一端，夹持器(3)用于固定光纤(2)的中部，以光纤(2)被夹持器(3)固定的部分和光纤(2)的另一端作为两个端点的一段光纤构成光纤悬臂梁，探针(4)的一端与光纤悬臂梁的中部固定连接，光纤悬臂梁与探针(4)的夹角大于0度、小于180度，探针(4)的另一端上设置有触球(14)；经光纤(2)的另一端出射的激光经物镜(5)准直，入射至分光镜(6)，入射至分光镜(6)的一部分激光被反射，另一部分激光经分光镜(6)透射；被分光镜(6)反射的激光经第一收集透镜(7)聚焦后入射至第一光电探测器(8)的探测面；经分光镜(6)透射的激光依次经过管镜(9)和扫描透镜(10)后，平行射入二维扫描振镜组(11)，经二维扫描振镜组(11)出射的激光经第二收集透镜(12)的聚焦后，入射至第二光电探测器(13)的探测面；第一光电探测器(8)的量程大于第二光电探测器(13)的量程。