[发明专利]一种位移和倾角一体化测试仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移和倾角一体化测试仪器，属于传感器技术领域。

背景技术

目前，广泛应用于测量VCM马达运动和其他镜面反射面的位移变化和倾角变化的位移测试功能和倾角测试功能是分离的，分别由两台仪器实现。在实际应用时，需提供两套仪器安装机构和被测物装卡结构，做两次取放才能完成同一个物体的位移和角度测量。两次测试的不同步性和装卡环境的改变均会影响测试结果，进而影响分析同一运动过程中位移和倾角的相关性，最终影响被测物的性能分析和评价。

发明内容

    针对上述问题，本发明的目的是提供一种能同时测试被测物的位移和倾角变化，便于分析位移和倾角的相关性的位移和倾角一体化测试仪器。

为了实现上述目的，本发明是一种位移和倾角一体化测试仪器，它包括光路部分和电路部分。光路部分包括激光器，3个光学系统，被测面，反射镜，分光镜，2个光电探测器；所述的光电探测器a与光学系统c连接并位于中部，半导体激光器与光学系统a连接，位于光电探测器a与光学系统c的一侧，光电探测器b与光学系统b连接，位于光电探测器a与光学系统c的另一侧，所述反射平面位于反射镜下方。所述的一个激光器、三个光学系统、被测面、一个反射镜、一个分光镜、两个光电探测器分别固定有底座。所述的底座安装于同一块光学平面底板上。

 电路部分包括：与光电探测器连接电流电压转换模块、信号放大模块、除法模块和滤波单元，最后输出与光斑位置成线性关系的电信号，以便做进一步的监控和处理。

本发明的激光器采用650nm 波长的半导体激光器，所述的光电探测器使用位置传感器件PSD(Position Sensitive Detector)，所述的光学系统a是把激光束聚焦于被测面的一点的透镜，所述的光学系统b是把会聚于被测面上的激光点成像到光电探测器b的感光表面的消像差透镜，所述的光学系统c是把激光束聚焦到焦平面即光电探测器a的感光面的透镜。光源激光器发出的光通过透镜进行聚光，并照射到物体上。物体发出的反射光通过受光透镜集中到位置检测元件即光电探测器上。如果物体的位置距离和倾角发生变化，则光束在两个光电探测器件上的成像位置也不同，两个光电探测器的输出电压会发生变化。利用这一特性将该相对距离的相对变化检测出来，从而实现对于倾角和位移的测量。光电探测器PSD 具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点，其工作原理是基于横向光电效应，是一种光能与位置的转换器件，由于位置量为模拟量输出，系统响应快，分辨率高，成本低，可以显著提高系统的抗干扰能力，从而实现高速、高精度、抗干扰能力强的位置和角度检测。

     本发明能同时测试被测物的位移和倾角变化，便于分析位移和倾角的相关性，结构紧凑，减少一次取放，提高了测试效率。结构简单、操作方便、不受电磁场影响、可以实时的测量和调整精度，稳定性好，不受温度变化的影响，降低了系统的复杂性，具有较强的实用价值。

附图说明

图1为本发明一种位移和倾角一体化测试仪器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式。如图1所示，本发明包括一个激光器1，三个光学系统4、5、7，被测面10，一个反射镜8，一个分光镜6，两个光电探测器2、3，和电路部分，所述的光电探测器2与光学系统7连接并位于中部，半导体激光器1与光学系统4连接，位于光电探测器2与光学系统7的一侧，光电探测器3与光学系统5连接，位于光电探测器2与光学系统7的另一侧，所述被测面10位于反射镜8下方。所述的一个激光器1，三个光学系统4、5、7，被测面10，一个反射镜8，一个分光镜6，两个光电探测器2、3分别固定有底座。所述的底座安装于同一块光学平面底板上。所述的光学系统4是把激光束聚焦于被测面的一点的透镜，所述的光学系统5是把会聚于被测面上的激光点成像到光电探测器3的感光表面的消像差透镜，所述的光学系统7是把激光束聚焦到焦平面即光电探测器2的感光面的透镜。