[发明专利]一种防爆式光栅位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光栅位移传感器，特别是涉及一种防爆式光栅位移传感器。

背景技术

现有高精度光栅位移传感器多采用红外发光管作为光源，红外发光管以及包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路、计算处理电路的光电转换装置设于位移传感器内或邻近位移传感器，这种光栅位移传感器由于工作时可能因电子元件故障而产生电火花，因此不适于易燃易爆现场使用。为了保证易燃易爆测试现场的安全，需要将光栅位移传感器内的带电部分移出置于远离易燃易爆现场的区域，由此产生了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于易燃易爆现场的防爆式光栅位移传感器。

为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：该防爆式光栅位移传感器光栅副、光电转换装置、光源、测头和测杆，光栅副由一个标尺光栅和一个指示光栅组成，标尺光栅固定在标尺光栅座上，指示光栅固定在指示光栅座上，标尺光栅座与测杆连接，光电转换装置包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路和计算处理电路，所述光源采用激光二级管，光电转换装置及激光二极管通过四路光纤传输系统安装在远离易爆测试现场的区域，每路光纤传输系统包括发射光纤电缆、发射光纤准直器、接收光纤准直器和接收光纤电缆，发射光纤电缆的两端分别与激光二级管和发射光纤准直器连接，将激光二极管发射的光信号传输至发射光纤准直器，接收光纤电缆的两端分别与接收光纤准直器和光敏三极管连接，将接收光纤准直器拾取的莫尔条纹光学信号传输至光敏三极管，四个发射光纤准直器和四个接收光纤准直器分别通过发射光纤准直器安装板和接收光纤准直器安装板安装在指示光栅座上，四个光敏三极管输出的相互正交的四相模拟信号通过差分放大电路差分放大为正弦和余弦两相正交信号。

上述四个发射光纤准直器和四个接收光纤准直器分别沿测量杆的移动方向设置。

本发明防爆式光栅位移传感器工作时激光二极管发射光信号，该光信号通过发射光纤电缆及发射光纤准直器照射到计量光栅副上形成莫尔条纹，当被测物体产生位移时测量头带动传感器内的标尺光栅和指示光栅发生相对运动，此时莫尔条纹随光栅副的相对运动而变化，接收光纤准直器将莫尔条纹的变化信号通过接收光纤电缆传输到远离易燃易爆现场的光电转换装置中依次进行光电转换、差分放大、高倍细分、辨向、可逆计数和计算处理，其中光敏三极管将光信号转换成模拟电信号，差分放大电路将四个光敏三极管输出的微弱的0°、90°、180°、270°四相正交模拟信号差分放大为正弦和余弦两相正交信号，细分电路将该两相信号进行高倍细分，最终能够获得分辨率至0.01μm的测量数据。

本发明具有如下效果：

（1）由于采用将光电转换装置安装在远离易燃易爆现场的区域，并通过光缆传输光信号，从而不仅能有效杜绝现场采用电子元件及电缆带来的安全隐患,而且因为测量现场只存在光信号，因而其测量结果不会因雷击、辐射等受到影响，抗干扰能力强，测量精度高；

（2）由于采用半导体激光器作为光源，从而不仅光的信号强，光的单频性能好，而且能避免其它光的干扰；

（3）光信号传输距离远，最远可达25Km，可实现远程监测。

附图说明

图1为本发明的外观结构示意图。

图2为本发明的结构及原理示意图。

图3为本发明去掉光电转换装置、光缆后的局部结构的主视图（图中部分结构剖视）。

图4为本发明去掉光电转换装置、光缆后的局部结构的俯视图（图中部分结构剖视）。

图5为本发明的局部结构（发射光纤准直器、接收光纤准直器部分）的主视示意图。

图6为图4所示结构的左视示意图。

图7为图4所示结构的右视示意图。

图中：1—测头     2—测杆     3—标尺光栅    4—标尺光栅座5—指示光栅    6—指示光栅座    7—光电转换装置   8—激光二级管9—发射光纤电缆    10—发射光纤准直器      11—接收光纤准直器12—接收光纤电缆     13—发射光纤准直器安装板     14—接收光纤准直器安装板

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。