[发明专利]一种增量式小量程位移传感器的测量方法

说明书

本发明公开了一种增量式小量程位移传感器的测量方法，该传感器包括激光束、两块反射镜间、分布式光电探测器和处理系统。运用该传感器，通过激光束在一组平行设置的两块反射镜间不断反射，最终照射到分布式光电探测器上，改变两块反射镜的间距，即会改变激光束的反射路径，分布式光电探测器上的探测部件一、探测部件二和探测部件三多次感应激光束，处理系统根据探测部件接收到激光束的次数以及探测部件间的间距处理得到一个探测值，这个探测值大于两块反射镜间距的真实改变值，处理系统能够通过这个探测值来计算出两块反射镜间距的真实改变值，该传感器结构简单，适用于被测物体位移变化的测量，测量可靠，精度较高，易于实现批量制造。

技术领域

本发明涉及精密测量技术及仪器领域，特别涉及一种增量式小量程位移传感器及测量方法。

背景技术

位移传感器是一种常用的几何量传感器，在航空航天、工业生产、机械制造以及军事科学等很多领域中都有广泛的使用。位移的测量方式有很多种，较小位移(如小于1cm)通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，较大的位移(如大于1cm)常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高(目前分辨率最高的可达到纳米级)、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。

光栅式传感器指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃尺或金属尺上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10～100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。

光栅传感器由于光刻工艺的物理结构限制，造成其测量精度很难再有提升，无法满足越来越高的测量精度的需求，迫切需要开发一种结构简单，精度更高的传感器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有光栅传感器由于光刻工艺的物理结构限制，造成其测量精度很难再有提升，无法满足越来越高的测量精度的需求上述不足，提供一种增量式小量程位移传感器及测量方法，该传感器结构简单，适用于被测物体位移变化的测量，测量可靠，精度较高，易于实现批量制造。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种增量式小量程位移传感器，包括激光束、两块反射镜、分布式光电探测器和处理系统，所述分布式光电探测器设有固定间距的探测部件一、探测部件二和探测部件三，所述探测部件三设于所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间的任意位置，两块所述反射镜平行设置并且能够相对移动，所述激光束与分布式光电探测器相对设置在两块所述反射镜两端，所述激光束入射到其中一块所述反射镜上，经过两块所述反射镜交替反射后，出射到所述分布式光电探测器，并被所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应，所述处理系统用于计算处理所述探测部件一、探测部件二和探测部件三接收到所述激光束的次数和感光顺序。

由于所述探测部件一、探测部件二和探测部件三有固定的间距，通过所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应所述激光束的次数，并根据探测部件感光顺序判断其中一块反射镜相对另一块反射镜的位移方向，根据运动方向对所计次数进行加减处理，所述处理系统能够计算出所述激光束扫过所述探测部件一、探测部件二和探测部件三的运动方向和运动距离，所述运动距离即是所述处理系统通过所述探测部件一、探测部件二和探测部件三的感光次数计数与所述固定的间距获得，并对应两块所述反射镜距离的改变值。