[实用新型]光学微位移传感器

说明书

本实用新型属于以采用光学方法为特征的计量设备技术领域，具体涉及到专用于物体移动时计量其长度或宽度。

接触式微位移传感器的测量精度高，可达几微米，已在生产中得到推广使用，如光栅尺、容栅尺等，但由于该传感器必须与被测的物体或部件接触，对于旋转体、高温体以及特殊环境下运转的部件或设备无法进行使用，如高速旋转的涡轮、高温器件等。

非接触式传感器可测量特殊环境下运转部件或设备的所测数据，现有的非接触式传感器有电涡流式、电磁式传感器。电涡流式传感器具有测量精度高优点，可达到几微米，要求被测物体表面必须是金属面，非金属面不能使用，对电磁干扰的影响比较大。电磁式传感器的测量精度很低，达不到微米级，受电磁干扰的影响很大，要求与被测量物体表面的距离较小。

目前使用的光学传感器有光导纤维传感器、光电传感器等，光导纤维传感器的测量范围很小，一般不超过5毫米，对于测量范围很大的设备以及部件，很不适用，对被测物体表面的平整度和光洁度要求较高，通常在接近镜面光洁度的情况下才可以使用，对于粗糙面精度很低，而且对光源的稳定度要求很高。三角法激光测距仪上使用的光电传感器主要用于几十米以上远距离测量，测量精度很低。激光干涉仪上使用的CCD传感器测量精度高，可达到光波的波长级，测量范围为几毫米，其主要缺点是所要求的光源一定是干涉光，不能使用普通光源，而且还要求系统稳定、不动，通常在光学平台上测量，不适用现场测量。

本实用新型的目的在于克服上述传感器的缺点，提供一种测量精度高、测量范围大、适用范围广、不产生物理阴影、可用于旋转部件的光学微位移传感器。

为达到上述目的本实用新型采用的解决方案是：它包括镜筒，设置在镜筒内一端表面镀有增透膜的凸透镜、另一端的干涉条纹接收器。它包括设置在凸透镜与干涉条纹接收器之间表面镀有增透膜、且相互隔离的左偏振片和右偏振片。它包括设置在左偏振片与右偏振片之间表面镀有增透膜的双折射晶体。它包括设置在镜筒上的发光器件。它还包括设置在凸透镜与左偏振片之间安装在支架上与发光器件的光轴成30°～60°夹角的反射镜。

本实用新型的凸透镜表面、双折射晶体轴向端面、左偏振片以及右偏振片表面镀的增透膜为5～15层氟化镁。本实用新型的双折射晶体为圆柱体或横截面至少为四边形的棱柱体。本实用新型的发光器件为激光器或发光二极管。

本实用新型凸透镜的曲率半径为2.6～26mm。

本实用新型的左偏振片和右偏振片也可以是聚合物薄片。

本实用新型与接触式传感器、非接触式传感器、光导纤维等光学传感器相比，具有测量精度高、测量范围大、不产生物理阴影等优点，可用于需测量微位移的传感器，也可用于测量旋转部件的传感器。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

在图1中，本实施例由镜筒 1、凸透镜 2、激光器 3、左偏振片 4、双折射晶体 5、右偏振片 6、干涉条纹接收器 7、支架 8、反射镜 9、偏振片挡圈 10、透镜挡圈11联接构成。在镜筒1的左端用透镜挡圈11固定安装有凸透镜2、右端通过螺纹联接有干涉条纹接收器7，凸透镜2的曲率半径为14mm，凸透镜2的镜面上真空镀有10层氟化镁增透膜。本实施例的干涉条纹接收器7采用电荷耦合探测器(CCD)，干涉条纹接收器7将光信号转换成电信号输出。在凸透镜2与干涉条纹接收器7之间左侧用偏振片挡圈10固定安装有左偏振片4、右侧安装有右偏振片6，左偏振片4和右偏振片6的表面真空镀有10层氟化镁增透膜。在左偏振片4与右偏振片6之间安装有双折射晶体5，双折射晶体5的形状为圆柱体，其厚度为8mm，在双折射晶体5的两轴向端面真空镀有10层氟化镁增透膜。在镜筒1上安装有激光器3，激光器3为发光器件。在凸透镜2与左偏振片4之间的镜筒1上安装有支架8，支架8的顶端用螺纹紧固联接件固定联接有反射镜9，反射镜9的镜面上真空镀有10层氟化镁增透膜，反射镜9与激光器3的光轴夹角为45°，反射镜9可将激光器3的激光反射到被测目标上。