一种精密位移传感器及其测量方法技术

本发明专利技术涉及一种精密位移传感器及其测量方法，其中位移传感器包括至少两个第一反射镜组，每个第一反射镜组包括反射镜一与反射镜二，所述至少两个第一反射镜组沿移动方向依次分布；激光源，用于发射出激光束；所述反射镜一，用于接收激光源射出的激光束，且使激光束反射至反射镜二，或用于接收反射镜二反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器二；所述反射镜二，用于接收激光源射出的激光束，且使激光束反射至反射镜一，或用于接收反射镜一反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器一。该传感器结构简单，测量精度高，便于批量生产。

A Precision Displacement Sensor and Its Measurement Method

【技术实现步骤摘要】
一种精密位移传感器及其测量方法
本专利技术涉及测量
，具体涉及一种精密位移传感器及其测量方法。
技术介绍
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(PositionSensitiveDevice，位置灵敏(敏感)探测器)实现的。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。从而光学传感器成为了目前测量
广泛应用的工具，而现有技术中的位移传感器，例如，申请号为201810782152.X，专利技术名称为《一种基于直角反射镜组的精密位移传感器及其测量方法》中提供的位移传感器，其传感器结构复杂，体积相对较大，成本相对较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种精密位移传感器及其测量方法。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种精密位移传感器，包括：至少两个第一反射镜组，每个第一反射镜组包括反射镜一与反射镜二，所述至少两个第一反射镜组沿移动方向依次分布；激光源，用于发射出激光束；所述反射镜一，用于接收激光源射出的激光束，且使激光束反射至反射镜二，或接收用于接收反射镜二反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器二；所述反射镜二，用于接收激光源射出激光束，且使激光束反射至反射镜一，或用于接收反射镜一反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器一；所述光电探测器一，用于接收经反射镜二反射的激光束，并测量其入射位置；所述光电探测器二，用于接收经反射镜一反射的激光束，并测量其入射位置；所述激光束的光路为：依次经反射镜一、反射镜二反射后入射至光电探测器一，或依次经反射镜二、反射镜一反射后入射至光电探测器二；所述光电探测器一与光电探测器二分别位于所述激光源相对立的两侧；处理系统，用于根据光电探测器一、光电探测器二接收到的激光束的入射位置变化量，计算出被测物体的位移变化值。通过反射镜一或反射镜二对激光束进行反射，对被测物体的位移距离进行方便，便于对被测物体的位移量的计算，且通过光电探测器一与光电探测器二分别位于所述激光源相对立的两侧实现了位移传感器的连续测量。在进一步的方案中，还包括第二反射镜组一、第二反射镜组二、所述第二反射镜组一包括反射镜三与反射镜四，所述第二反射镜组二包括反射镜五与反射镜六；所述第二反射组一与反射镜组二分别位于所述激光源相对立的两侧；所述反射镜三，用于接收反射镜二反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜四；所述反射镜四，用于接收反射镜三反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜二；所述反射镜六，用于接收反射镜一反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜五；所述反射镜五，用于接收反射镜六反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜一；所述反射镜一，用于接收激光源发射的激光束或反射镜五反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜二，或接收反射镜二反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜六或光电探测器一；所述反射镜二，用于接收激光源发射的激光束或反射镜四反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜一，或接收反射镜一反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜三或光电探测器二。通过第二反射镜组一与第二反射镜组二，扩大了被测物体的位移量的放大倍数。在进一步的方案中，还包括壳体，激光源、光电探测器一、光电测器二、第二反射镜组一、第二反射镜组二均固定设置于壳体内，组成一个读数头。可以保持激光源、光电探测器一、光电测器二、第二反射镜组一、第二反射镜组二相互之间的位置固定，也可以保障各组件保持同步位移。在进一步的方案中,所述读数头为至少两个，且所述至少两个读数头之间的位置关系满足：在测量过程中，至少有一个读数头可以读取到激光束在光电探测器一或光电探测器二上的入射位置变化量。保证了位移传感器的连续测量。在进一步的方案中，所述反射镜一与反射镜二组成夹角为直角的反射镜组，激光源发射的激光束呈45度角入射至反射镜一或反射镜二。使得传感器的结构更加紧凑，方便位移传感器的数据计算。在进一步的方案中，所述反射镜三与反射镜四组成夹角为直角的反射镜组，所述反射镜五与反射镜六组成夹角为直角的反射镜组，所述反射镜三与反射镜五均与所述反射镜一平行，所述反射镜四与反射镜六与所述反射镜二平行。使得传感器的结构更加紧凑，方便位移传感器的数据计算。在进一步的方案中，所述至少两个第一反射镜组首尾连接，整体形成长条锯齿状结构。另一方面，本专利技术还提供上述精密位移传感器的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：将被测物体固定在第一反射镜组或读数头上；调整激光源、第一反射镜组、第二反射镜组一、第二反射镜组二、光电探测器一、光电探测器二的位置关系，使得激光源发射的激光束入射至第一反射镜组的一个反射镜一或一个反射镜二；当激光源发射的激光束入射至第一反射镜组的一个反射镜一时，经该反射镜一反射后入射至反射镜二，反射镜二接收到反射镜一反射的激光束，并使接收的激光束反射至第二反射镜组一的反射镜三，反射镜三将入射的激光束反射至反射镜四，反射镜四接收反射镜三反射的激光束，并使接收的激光束反射回反射镜二，反射镜二接收反射镜四反射的激光束，使得激光束反射回反射镜一，反射镜一接收反射镜二反射的激光束，使得激光束入射至光电探测器一；当激光源发射的激光束入射至第一反射镜组的一个反射镜二时，经该反射镜二反射后入射至反射镜一，反射镜一接收到反射镜二反射的激光束，并使接收的激光束反射至第二反射镜组二的反射镜六，反射镜六将入射的激光束反射至反射镜五，反射镜五接收反射镜六反射的激光束，并使接收的激光束反射回反射镜一，反射镜一接收反射镜五反射的激光束，使得激光束反射回反射镜二，反射镜二接收反射镜一反射的激光束，使得激光束入射至光电探测器二；发射激光束，所述激光束在第一反射镜组和第二反射镜组的反射镜之间多次反射后,被光电探测器一或光电探测器二探测到其初始入射位置；被测物体位移，在位移过程中，光电探测器一或光电探测器二检测激光束的入射位置的变化，直到被测物体停止位移；处理系统通过光电探测器一或光电探测器二检测到的激光束的入射位置变化量，计算出被测物体的位移值。与现有技术相比，使用本专利技术提供的一种精密位移传感器，其有益效果为：1、该传感器结构简单，测量精度高，便于批量生产。2、该传感器设备整体结构小，缩小了测头体积，便于在空间有限的应用场合使用。3、通过两个光电探测器的设置，保证了位移传感器的连续测量。4、通过设置了两个第二反射镜组，再次提高了测量精度且保证了位移传感器的连续测量，同样放大倍数的情况下体积实现了小型化设计。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例中提供的一种精密位移传感器的结构示意图。图2为本专利技术实施例中提供的一种精密位移传感器的结构示意图。图3为本专利技术实施例中提供的一种精密位移传感器的结构示意图图4为本专利技术实施例中提供的一种精密位移传感器的结构示意图。图中标记说明激光器1，激光束2，第一反射镜组3，反射镜一31，反射镜二32，第二反射镜组一4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密位移传感器，其特征在于，包括：至少两个第一反射镜组，每个第一反射镜组包括反射镜一与反射镜二，所述至少两个第一反射镜组沿移动方向依次分布；激光源，用于发射出激光束；所述反射镜一，用于接收激光源射出的激光束，且使激光束反射至反射镜二，或用于接收反射镜二反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器二；所述反射镜二，用于接收激光源射出激光束，且使激光束反射至反射镜一，或用于接收反射镜一反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器一；所述光电探测器一，用于接收经反射镜二反射的激光束，并测量其入射位置；所述光电探测器二，用于接收经反射镜一反射的激光束，并测量其入射位置；所述激光束的光路为：依次经反射镜一、反射镜二反射后入射至光电探测器一，或依次经反射镜二、反射镜一反射后入射至光电探测器二；所述光电探测器一与光电探测器二分别位于所述激光源相对立的两侧；处理系统，用于根据光电探测器一、光电探测器二接收到的激光束的入射位置变化量，计算出被测物体的位移变化值。

【技术特征摘要】
1.一种精密位移传感器，其特征在于，包括：至少两个第一反射镜组，每个第一反射镜组包括反射镜一与反射镜二，所述至少两个第一反射镜组沿移动方向依次分布；激光源，用于发射出激光束；所述反射镜一，用于接收激光源射出的激光束，且使激光束反射至反射镜二，或用于接收反射镜二反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器二；所述反射镜二，用于接收激光源射出激光束，且使激光束反射至反射镜一，或用于接收反射镜一反射的激光源射出的激光束，且使得激光束反射至光电探测器一；所述光电探测器一，用于接收经反射镜二反射的激光束，并测量其入射位置；所述光电探测器二，用于接收经反射镜一反射的激光束，并测量其入射位置；所述激光束的光路为：依次经反射镜一、反射镜二反射后入射至光电探测器一，或依次经反射镜二、反射镜一反射后入射至光电探测器二；所述光电探测器一与光电探测器二分别位于所述激光源相对立的两侧；处理系统，用于根据光电探测器一、光电探测器二接收到的激光束的入射位置变化量，计算出被测物体的位移变化值。2.根据权利要求1所述的精密位移传感器，其特征在于，还包括第二反射镜组一、第二反射镜组二、所述第二反射镜组一包括反射镜三与反射镜四，所述第二反射镜组二包括反射镜五与反射镜六；所述第二反射组一与反射镜组二分别位于所述激光源相对立的两侧；所述反射镜三，用于接收反射镜二反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜四；所述反射镜四，用于接收反射镜三反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜二；所述反射镜六，用于接收反射镜一反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜五；所述反射镜五，用于接收反射镜六反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜一；所述反射镜一，用于接收激光源发射的激光束或反射镜五反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜二，或接收反射镜二反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜六或光电探测器一；所述反射镜二，用于接收激光源发射的激光束或反射镜四反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜一，或接收反射镜一反射的激光束，并使得激光束反射至反射镜三或光电探测器二。3.根据权利要求2所述的精密位移传感器，其特征在于，还包括壳体，激光源、光电探测器一、光电测器二、第二反射镜组一、第二反射镜组二均固定设置于壳体内，组成一个读数头。4.根据权利要求3所述的精密位移传感器，其特征在于,所述读数头为至少两个，且所述至少两个读数头之间的位置关系满足：在测量过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张白，孔德超，杨海涛，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64