[发明专利]用于对运动的固体的位置和形状进行非增量式测量的设备

权利要求书

1.用于进行非增量式测量的设备（1），该设备用于对运动的固体（7）的位置和形状进行非增量式测量，该设备含有波长多路复用技术方面的激光多普勒测距传感器（10），该激光多普勒测距传感器具有至少两个不同的波长（λ₁，λ₂）并且在该激光多普勒测距传感器的传感器结构中具有模块化的纤维光学测头，

其中，所述激光多普勒测距传感器（10）的传感器结构含有另外两个模块：光源单元（2）和探测单元（4），这两个模块与测头进行纤维光学的连接，

其中，在所述光源单元（2）内，不同波长（λ₁，λ₂）的两个激光光束（37）至少耦合到玻璃光纤（24）内，

其中，在所述探测单元（4）内，双色的散光被分裂成与两个测量信道（41，42）相应的不同的波长（λ₁，λ₂）并且随后借助两个光电探测器（43，44）被分开探测，而且

所述探测单元（4）与分析处理单元（8）相连接，在该分析处理单元内，为了测定所述固体（7）的位置、速度和形状而根据激光多普勒测距传感器（10）的原理来实施信号分析处理，

其特征在于：

所述测头构造成模块化的、被动的、纤维光学的、衍射的微型测头（30），该测头将由发射光纤（24）发射的双色的激光光束（37）借助分束的光栅（26）分别分裂成﹢1衍射级的和﹣1衍射级的两个分光束（27，28），这些分光束借助两个下游的偏转元件（29，40）投影到用于叠加的位置区域内，该位置区域代表共同的测量容积（31），而且在分束的光栅（26）之前设置有透镜（32），该透镜将由发射光纤（24）发射的激光光束（37）聚焦到测量容积（31）周围，其中，通过透镜（32）的色散使射束腰（33，34）沿z方向如下地分开，即，用于一个波长（λ₁）的射束腰（33）位于测量容积（31）之前而用于另外的波长（λ₂）的射束腰（34）位于测量容积（31）之后。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述透镜（32）是衍射透镜或折射透镜，优选是非球面透镜。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述分束的光栅（26）是反射光栅或透射式衍射光栅，该光栅优选偏重调节﹢1衍射级的和﹣1衍射级的分光束。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述偏转元件（29，40）是衍射光栅，该衍射光栅的光栅常数小于所述分束的光栅（26）的光栅常数，而且这些偏转元件优选致力于分别构造仅仅一个衍射级（+1或-1）。

5.如权利要求1至4所述的设备，其特征在于：所述分束的光栅（26）和所述两个偏转元件（29，40）设置在基体（47）的正面（11）和背面（12）上。

6.如权利要求1至5所述的设备，其特征在于：对于下列的参数：

－激光波长（λ₁，λ₂）；

－衍射透镜（32）的焦距和色散；

－分束的光栅（26）的光栅周期；

－偏转元件（29，40）的偏转角；

－发射光纤（24）至透镜（32）的距离、透镜（32）至光栅（26）的距离和光栅（26）至偏转元件（29，40）的距离，在色散管理的范围内如下地进行选择并使之相互协调，即，同时满足下列的条件：

－用于两个不同的波长（λ₁，λ₂）的激光光束（27，28）的射束腰（33，34）被充分大幅地放大至测量容积（31）周围的腰的半径（w_0.1或者w_0.2），使得由干涉条纹系统沿z方向合成的延伸得出所期望的测量范围长度l_z，i=2√2·W_0，1/sinθ(i=1，2），并且在测量容积（31）内存在足够大量的干涉条纹（典型地≥10）；

－用于一个波长（λ₁）的射束腰（33）位于测量容积（31）之前而用于另外的波长（λ₂）的射束腰（34）位于测量容积（31）之后而且优选分别距离所述测量容积（31）内的交叉点（35）约1至2倍的瑞利长度。

7.如权利要求1至6所述的设备，其特征在于：沿侧向或沿反向来进行散光探测。