[发明专利]基于时间差的位移传感器及其测量方法

说明书

本发明提供了一种基于时间差的位移传感器及其测量方法，该基于时间差的位移传感器包括：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；光偏转器一，用于使三角波反射镜的第二反射面反射的激光束的入射角度在设定角度区间内匀速偏转；光电探测器一和光电探测器二，都是用于在光偏转器一的一个偏转周期内，两次接收经光偏转器一偏转后的激光束；处理系统用于根据光电探测器一和光电探测器二分别接收到激光束的时间差及光偏转器一的偏转速度，计算出被测物体的位移变化值。本发明可以提高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，特别涉及一种基于时间差的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光电三极管(Position Seitive Device，位置灵敏探测器，也称光电探测器)实现的。专利号为2018207451284的中国专利提供了一种跟踪式位移传感器，利用光偏转器带动光电探测器运动，使得三角波反射镜的反射激光束入射至光电探测器的位置一直保持不变，继而提高基于时间差的位移传感器的测量精度，增大其放大倍数。然而一切运动都是具有惯性的，机械运动结构的惯性会使得测量速度降低，使得无法应用于高速运动测量领域。

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基于时间差的位移传感器。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于时间差的位移传感器，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；

光偏转器一，用于使三角波反射镜的第二反射面反射的激光束的入射角度在设定角度区间内匀速偏转；

光电探测器一和光电探测器二，都是用于接收经光偏转器一偏转后的激光束；

处理系统，用于根据光电探测器一和光电探测器二分别接收到激光束的时间差及光偏转器一的偏转速度，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。

优选的，上述一种基于时间差的位移传感器还包括：

激光束二，入射至三角波反射镜的第一反射面，且激光束一与激光束二分别在第一反射面的初始入射点位置不同；

反射镜二，用于接收激光束二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二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；

光偏转器二，用于使三角波反射镜的第二反射面反射的激光束的入射角度在设定角度区间内匀速偏转；

光电探测器三和光电探测器四，用于接收经光偏转器二偏转后的激光束；

所述处理系统具体用于，根据光电探测器一和光电探测器二分别接收到激光束的时间差及光偏转器一的偏转速度，计算出被测物体的位移变化值；或者，用于根据光电探测器三和光电探测器四分别接收到激光束的时间差及光偏转器二的偏转速度，计算出被测物体的位移变化值。

利用上述基于时间差的位移传感器进行位移测量的方法，包括以下步骤：

步骤一，将被测物体固定在三角波反射镜或测头上；