[发明专利]光路一致式位移传感器及其测量方法

说明书

本发明提供了一种光路一致式位移传感器及其测量方法，该光路一致式位移传感器包括激光束一；反射镜一，用于接收激光束一被三角波反射镜的第一反射面反射的激光束，且使该激光束在激光束一入射至同一个第一反射面的测量过程中，沿同一路径反射至三角波反射镜的第二反射面；光电探测器一，用于接收反射镜一反射至三角波反射镜的第二反射面后经第二反射面反射的激光束，并测量其入射位置；处理系统，用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置变化量计算出被测物体的位移变化值。本发明光路一致式位移传感器，通过反射镜的设置，可以使得位移前后的激光沿相同的路径入射至光电探测器，因此可以提高光路一致式位移传感器的测量精度。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种光路一致式位移传感器及其测量方法。

背景技术

基于光学三角放大法的位移测量新原理，是在光学三角放大法的基础上，结合三角波光学器件与高精度PSD(Position Sensitive Device，位置灵敏(敏感)探测器)实现的。三角波光学器件将线性位移等间隔细分，降低光学器件加工精度与尺寸要求的同时，降低高精度PSD的尺寸要求，在小范围内实现高精度位移测量。基于光学三角放大法的位移测量原理与结构如图1所示，由图1可知，在读数头与三角波光学反射部件发生相对位移后，经过光学三角放大，水平小位移t在光电探测器(PSD)上放大至T，可以将长度测量的精度大大提升。然而现有光学三角放大法的位移传感器的测量放大倍数不仅与PSD入射角有关，还与三角波反射镜的反射面角度有关，传感器的放大倍数容易受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高测量精度的光路一致式位移传感器及应用该位移传感器进行位移测量的方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种光路一致式位移传感器，包括：

三角波反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光束一，入射至三角波反射镜的第一反射面；

反射镜一，用于接收激光束一被三角波反射镜的第一反射面反射的激光束，且使该激光束在激光束一入射至同一个第一反射面的测量过程中，沿同一路径反射至三角波反射镜的第二反射面；

光电探测器一，用于接收反射镜一反射至三角波反射镜的第二反射面后经第二反射面反射的激光束，并测量其入射位置；

处理系统，用于根据光电探测器一接收到的激光束一的入射位置变化量计算出被测物体的位移变化值。

作为一种可实施方式，所述三角波反射镜的第一反射面和第二反射面分别与水平面的夹角为150度，激光束一入射至第一反射面的入射角为30度，反射镜一平行于第一反射面。

另一方面，本发明实施例还提供了一种上述光路一致式位移传感器的测量方法，包括以下步骤：

将被测物体固定在三角波反射镜或读数头上；

调整激光束一、三角波反射镜、光电探测器一、反射镜一的位置关系，使得反射镜一接收到激光束一被三角波反射镜的第一反射面反射的激光束，且该激光束在激光束一入射至同一个第一反射面的测量过程中，沿同一路径反射至三角波反射镜的第二反射面，且光电探测器一能够接收到三角波反射镜的第二反射面反射的激光束；

发射激光束一，所述激光束一先后经过所述三角波反射镜的第一反射面、反射镜一、第二反射面后,被光电探测器一探测到反射激光束的初始位置；

被测物体位移，在位移过程中，光电探测器一检测激光束一的位置的变化，直到被测物体停止位移；

处理系统通过对光电探测器一检测到的位置变化进行处理，获得被测物体的位移值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：