[发明专利]一种基于偏振光调制的光角位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光角位移传感器。

背景技术

新型光传飞控系统提出了光位移传感器的研制需求。数字光传飞控系统中的关键部件之一是光学位移传感器，包括用于检测直线位移的光学线位移传感器，和用于检测转角位移的光学角位移传感器两大类。一架典型的飞机，仅这两类位移传感器就有数十种之多。这些传感器布线的复杂性和重量的增加都是相当可观的。若使用光学位移传感器，情况就会得到很大的改善，除了有重量轻和抗外部电磁干扰的优点之外，在传输中，相邻光纤之间绝对没有相互干扰，因此，布线变得极为简单，并大大提高了工作可靠性。基于光学原理的角位移传感器种类很多。目前，适用于光传系统的主要有以下两类：光码盘型角位移传感器和光栅型角位移传感器。

光码盘型角位移传感器是直接编码型角位移传感器，数据处理简单，但该传感器所用的码道多，结构较复杂，所以测量精度和响应速度较低。此类传感器已应用于部分测量精度不高的场合。光栅型角位移传感器能够测量接近2π的角位移。但该类传感器工艺较为复杂，仍需要进一步工程化改进，譬如信号解调系统小型化和实用化。

以上两种光角位移传感器均含有较复杂的光器件和光路，体积不能做的太小，一般直径大于20mm，且结构复杂成本较高。

发明内容

本发明的目的是：本文提出一种基于偏振光调制的光角位移传感器，旨在设计一种全光型角位移传感器，且该传感器可以消除光源强度变化带来的误差。

本发明的技术方案为：1.一种基于偏振光调制的光角位移传感器，其特征在于：该传感器由第一光电转换器1、单色光源2、2×2光纤耦合器3、第二光电转换器4、扩束透镜5、起偏器6、检偏器7、转轴8和传感器壳体9组成；其中，起偏器6、检偏器7、转轴8安装于传感器壳体9内；2×2光纤耦合器3将入射光分配传输给第二光电转换器4和扩束透镜5；扩束透镜5将入射光扩束准直后传输到起偏器6；起偏器6将入射光调制为线偏振光后传输到检偏器7；检偏器7的一面镀全反射膜用来反射入射光，该面与转轴8固定连接；初始状态时，起偏器6和检偏器7相互平行且偏振方向一致，当转轴8转动时，检偏器7随之转动，起偏器6偏振方向固定，使起偏器6和检偏器7上的偏振方向形成一定夹角，根据马吕斯定律:I=I₀cos²θ,从而达到对光强的调制，光强和角度关系经过标定后，可通过对光强的测量来反推出角度大小；经过检偏器7的反射光通过2×2光纤耦合器3传输给第一光电转换器1，将第一光电转换器1与第二光电转换器4分别得到的电信号相比，用来实现位移误差补偿。

本发明的优点是：本发明一种基于偏振光调制的光角位移传感器，其核心器件主要由两片偏振片组成，传感部件和信号传输均为全光型，因此具有强的抗电磁干扰特性。除此之外，该传感器结构简单，成本低、易小型化、精度高等优点。且该传感器可以消除光源强度变化带来的误差。

附图说明

图1是本发明新型线位移传感器的结构示意图，

1：光电转换器，2：单色光源，3：2×2光纤耦合器，4：光电转换器，5：扩束透镜，6：起偏器，7：检偏器，8：转轴，9：传感器壳体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。请参阅说明书附图1。

本发明的结构包括第一光电转换器1、单色光源2、2×2光纤耦合器3、第二光电转换器4、扩束透镜5、起偏器6、检偏器7、转轴8和传感器壳体9组成，其中，起偏器6、检偏器7、转轴8安装于传感器壳体9内；2×2光纤耦合器3将入射光分配传输给第二光电转换器4和扩束透镜5；扩束透镜5将入射光扩束准直后传输到起偏器6；起偏器6将入射光调制为线偏振光后传输到检偏器7；检偏器7的一面镀全反射膜用来反射入射光，该面与转轴8固定连接，初始状态时，起偏器6和检偏器7相互平行且偏振方向一致，当转轴8转动时，检偏器7随之转动，起偏器6偏振方向固定。

本发明是一种全光型角位移传感器，传感器工作时，单色光源2发出的单色光经过2×2光纤耦合器3传输给第二光电转换器4和扩束透镜5，扩束透镜5将入射光扩束准直后依次传输到起偏器6和检偏器7，然后经检偏器7反射后经原光路返回到2×2光纤耦合器3，再由2×2光纤耦合器3传输给第一光电转换器1。