光学位移传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种光学位移传感器，属于机械技术领域。它解决了现有的位移传感器测量误差高且不方便校正的问题。本光学位移传感器，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。本光学位移传感器测量误差小且误差便于校正。

【技术实现步骤摘要】
光学位移传感器
本专利技术涉及一种传感器，特别是一种光学位移传感器。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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(ZrW208)。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。[0021 ] 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。在上述的光学位移传感器中，所述的定位机构包括转轴、弹性件、定位件和定位条，所述的定位条固连在壳体内，所述调节板上具有凹入的定位孔，上述的弹性件和定位件均位于定位孔处且在弹性件的弹力作用下定位件部分伸出定位孔，所述的定位条呈弧形且在定位条上具有以转轴为圆心弧形分布的若干定位凹口，所述的定位件能嵌入上述任意一个定位凹口处。施加外力推动调节板，克服弹性件的弹力后定位件缩入定位孔。当然，此时定位件由定位凹口处脱出。停止施加外力后，在弹性件的弹力作用下定位件重新嵌入定位凹口处，从而将调节板定位。在上述的光学位移传感器中，所述的定位条为塑料材料，所述定位条通过胶水粘结在上述的壳体内侧。传感器的壳体也为塑料材料，材料相同的壳体、定位条通过胶水能牢固的连接在一起。当然，如果传感器的壳体为金属材料时，定位条也采用金属材料。然后，两者通过焊接或者胶水粘结相固连。在上述的光学位移传感器中，所述的弹性件为螺旋弹簧，且弹性件的两端分别作用在定位孔底部和定位件上。在上述的光学位移传感器中，所述定位件为圆珠，所述定位孔端口处具有呈环形凸出的挡沿，所述挡沿处形成的孔径略小于圆珠直径。在挡沿的阻挡作用下圆珠位于定位孔内，而无法由定位孔内脱落。当然，在弹性件的弹力作用下圆珠是部分伸出定位孔的。在上述的光学位移传感器中，所述的定位机构包括转轴、棘轮、弹簧和棘爪，所述的转轴固连在调节板上，所述的棘轮固连在转轴上，所述的棘爪铰接在壳体内，上述的弹簧位于棘爪与壳体之间且在弹簧的弹力作用下棘爪嵌于上述的棘轮上。在弹簧的弹力作用下棘爪始终具有嵌入棘轮的趋势。由于棘轮是固连在转轴上的，而转轴又是固连在调节板上的。因此，该状态时调节板是不能够绕转轴转动的。一旦施加外力克服弹簧的弹力后，棘爪由棘轮的齿背上滑过，从而能使调节板绕转轴转动。调节板位置调整到位后，停止施加外力，在弹簧的弹力作用下棘爪限制棘轮转动，重新将调节板定位，固连在调节板上的偏振片也随着一同被定位。在上述的光学位移传感器中，所述的位移探测器为光电位移探测器。光电位移探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测。与现有技术相比，本光学位移传感器产生较大测量误差时，以参考面反射的位移量作为参考，对被测平面的位移进行修正，从而抑制共光路中噪音以及激光器强度和指向稳定性变化弓丨起的误差。误差修正过程中以参考面的位移量座位参考，其修正精度比较高且误差修正简便。同时，偏振片由于能旋转。因此，针对具有不同反射率的被测物，可通过调整偏振片的角度，使得从参考面和被测面反射回来的光强基本一致，提供测量的精准度。另外，偏振片位置调整好以后，只需要停止施加推动调节板的外力即可，因此，其调节简便，具有很高的实用价值。【附图说明】图1是本光学位移传感器的原理图。图2是实施例一中光学位移传感器的定位机构的剖视结构示意图。图3是图2中定位件处的局部放大结构示意图。图4是图2中定位条的俯视结构示意图。图5是实施例二中光学位移传感器的定位机构的剖视结构示意图。图6是图5中棘轮、棘爪处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学位移传感器，包括壳体(1)、激光器(2)、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(5)和物镜二(6)，所述分光棱镜的数量为两个：分光棱镜一(3)和分光棱镜二(4)，所述成像镜的数量为两个：成像镜一(7)和成像镜二(8)，所述位移探测器的数量为两个：探测器一(9)和探测器二(10)，所述物镜一(5)、分光棱镜一(3)、分光棱镜二(4)、成像镜一(7)和探测器一(9)在壳体(1)内由右至左设置，所述激光器(2)位于分光棱镜一(3)上部且在两者之间具有固连在壳体(1)内的偏振片(20)，所述壳体(1)内还具有参考面(12)，上述的物镜二(6)固连在壳体(1)内且物镜二(6)位于参考面(12)与分光棱镜一(3)之间，所述分光棱镜一(3)与物镜一(5)之间以及分光棱镜一(3)与物镜二(6)之间均具有四分之一波片(13),所述探测器二(10)位于分光棱镜二(4)上部，上述成像镜二(8)位于探测器二(10)与分光棱镜二(4)之间。

【技术特征摘要】
1.一种光学位移传感器，包括壳体(1)、激光器(2)、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(5)和物镜二 (6)，所述分光棱镜的数量为两个:分光棱镜一(3)和分光棱镜二(4),所述成像镜的数量为两个:成像镜一(7)和成像镜二(8)，所述位移探测器的数量为两个:探测器一(9)和探测器二(10)，所述物镜一(5)、分光棱镜一(3)、分光棱镜二(4)、成像镜一(7)和探测器一(9)在壳体(1)内由右至左设置，所述激光器(2)位于分光棱镜一(3)上部且在两者之间具有固连在壳体(1)内的偏振片(20)，所述壳体⑴内还具有参考面(12)，上述的物镜二(6)固连在壳体⑴内且物镜二(6)位于参考面(12)与分光棱镜一(3)之间,所述分光棱镜一(3)与物镜一(5)之间以及分光棱镜一(3)与物镜二(6)之间均具有四分之一波片(13)，所述探测器二(10)位于分光棱镜二(4)上部,上述成像镜二(8)位于探测器二(10)与分光棱镜二(4)之间。2.根据权利要求1所述的光学位移传感器，其特征在于，所述分光棱镜一(3)与分光棱镜二(4)之间的壳体(1)内固连有滤光片(14)。3.根据权利要求2所述的光学位移传感器，其特征在于，所述偏振片(20)与壳体(1)之间具有当偏振片(20)摆动后能将其定位的定位机构。4.根据权利要求1所述的光学位移传感器，其特征在于，所述的壳体(1)内固连有连接架，上述参考面(12)和物镜一(5)均固连在连接架上，所述连接架的材料为锆钨酸盐(Zrff208)。5.根据权利要求3所述的光学位移传感器，其特征在于，所述的偏振片(20)固连在调节板(15)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆惠宗，
申请(专利权)人：海宁科海光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33