[发明专利]光学位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别是一种光学位移传感器。

背景技术

基于激光聚焦偏移的光学位移传感器具有灵敏度高、稳定性好、机构简洁、动态范围大等优势。

但由于传感器本身的机械结构、光学机构在外界环境温度变化的情况下容易受温度的变化产生偏移，使传感器的测量产生误差。

中国专利CN1957230提供了一种“位移传感器信号的误差校正方法”，它用于对电感式位移或角度传感器的传感器信号中由于电磁干扰而产生的误差进行校正的方法和装置。在通过已知方式激活至少一个会产生电磁干扰的元器件，并由此使电感式位移或角度传感器的传感器信号产生已知的误差时，对测得的传感器信号进行该误差的校正。

但是，上述的位移传感器主要是对已知误差与测量误差之间的比较，然后对其进行校正。但是，上述误差校正中已知误差不好确认，导致其误差校正难度较大。并且，上述专利的误差校正作业也显得不甚繁琐。

现有的其它位于传感器也都存在着类似的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能方便消除测量误差的光学位移传感器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种光学位移传感器，包括壳体、激光器、分光棱镜、物镜、成像镜和位移探测器，其特征在于，所述物镜的数量为两个：物镜一和物镜二，所述分光棱镜的数量为两个：分光棱镜一和分光棱镜二，所述成像镜的数量为两个：成像镜一和成像镜二，所述位移探测器的数量为两个：探测器一和探测器二，所述物镜一、分光棱镜一、分光棱镜二、成像镜一和探测器一在壳体内由右至左设置，所述激光器位于分光棱镜一上部且在两者之间具有固连在壳体内的偏振片，所述壳体内还具有参考面，上述的物镜二固连在壳体内且物镜二位于参考面与分光棱镜一之间，所述分光棱镜一与物镜一之间以及分光棱镜一与物镜二之间均具有四分之一波片,所述探测器二位于分光棱镜二上部，上述成像镜二位于探测器二与分光棱镜二之间。

激光器发射的激光光束经偏振片进入分光棱镜一，在分光棱镜一的作用下将光束分成两个偏振光部：s偏振光部分和p偏振光部分。s偏振光部分进入物镜一处，p偏振光部分进入物镜二处。

由物镜一处透过的s偏振光部分进入被测表面，s偏振光部分经被测表面反射后进入分光棱镜二。在分光棱镜二的作用下s偏振光部分进入成像镜二，在成像镜二的作用下光束在探测器二处形成光斑。

由物镜二处透过的p偏振光部分进入参考面，p偏振光部分经参考面反射后进入分光棱镜二。在分光棱镜二的作用下p偏振光部分进入成像镜一，在成像镜一的作用下光束在探测器一处形成光斑。

将由参考反射面和被测平面反射的光束经偏振分光棱镜一及偏振分光棱镜二组成的共光路后分别进入成像镜一和成像镜二。以对参考反射面的位移测量作为参考，对被测平面的位移进行修正，抑制共光路中噪音及激光器光强和指向稳定性变化引起的误差。

四分之一波片是位于分光棱镜一的两个出射面处，偏振光经过四分之一波片后，成为圆偏振光。圆偏振光经被测平面或者参考面反射后，再次进入四分之一波片，由四分之一波片出射的光重新转变为线偏振光。

在上述的光学位移传感器中，所述分光棱镜一与分光棱镜二之间的壳体内固连有滤光片。

通过滤光片将过滤掉杂散光，保证分光棱镜二能稳定地将两个偏振光部分分别入射至成像镜二和成像镜一处。

在上述的光学位移传感器中，所述偏振片与壳体之间具有当偏振片摆动后能将其定位的定位机构。

根据实际的测量需要，对偏振片调节后通过定位机构能将偏振片牢牢的定位住。

在上述的光学位移传感器中，所述的壳体内固连有连接架，上述参考面和物镜一均固连在连接架上，所述连接架的材料为锆钨酸盐(ZrW2O8)。

该材料的连接架热膨胀系数较小，减少了测量误差。

在上述的光学位移传感器中，所述的壳体内固连有连接架，上述参考面和物镜一均固连在连接架上，所述连接架的材料为石英。

同样的，该材料的连接架热膨胀系数比较小，它也减少了测量误差。

在上述的光学位移传感器中，所述的偏振片固连在调节板上，上述的定位机构位于调节板与壳体内侧之间。

偏振片是普通的光学器件，偏振片对入射的偏振光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。

通过偏振片使进入分光棱镜一处的光束为线偏振光。