[发明专利]一种交替增量式测量微位移传感器的测量方法

说明书

本发明公开了一种交替增量式测量微位移传感器的测量方法，该传感器包括激光束、固定反射镜、移动反射镜、探测反射镜、光电探测器一、光电探测器二和处理系统。运用该传感器，通过激光束在平行设置的固定反射镜与移动反射镜之中不断反射到探测反射镜，最终照射到两组光电探测器上，改变固定反射镜与移动反射镜的间距，即会改变激光束的反射路径，每组光电探测器上的三个探测部件多次感应激光束，处理系统根据每组探测部件感应到激光束的次数和感光顺序以及探测部件间的间距处理得到一个探测距离值，处理系统能够通过这个探测距离值来计算出固定反射镜与移动反射镜间距的真实改变值，该传感器结构简单，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，特别涉及一种交替增量式测量微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：针对现有技术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，提供一种交替增量式测量微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。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种交替增量式测量微位移传感器，包括激光束、固定反射镜、移动反射镜、探测反射镜、光电探测器一、光电探测器二和处理系统，所述光电探测器一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，所述光电探测器二设有固定间距的探测部件四、探测部件五和探测部件六，所述探测部件六设于所述探测部件四和探测部件五的直线连线之间的任意位置，所述固定反射镜与移动反射镜平行设置并且能够相对移动，所述固定反射镜与移动反射镜的一端设置所述探测反射镜、光电探测器一和光电探测器二，另一端设置所述激光束，所述光电探测器一和光电探测器二设于所述探测反射镜两侧，所述激光束入射到所述固定反射镜上，经过所述固定反射镜与移动反射镜交替反射后入射到所述探测反射镜，所述探测反射镜将所述激光束反射到所述光电探测器一或光电探测器二，并被所述探测部件一、探测部件二、探测部件三、探测部件四、探测部件五或探测部件六感应，所述处理系统通信连接所述光电探测器一和光电探测器二，并用于统计所述探测部件一、探测部件二、探测部件三、探测部件四、探测部件五和探测部件六感应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，所述探测部件四、探测部件五和探测部件六有固定的间距，通过所述探测部件一、探测部件二、探测部件三、探测部件四、探测部件五和探测部件六感应所述激光束的次数，并根据探测部件感光顺序判断所述移动反射镜相对于所述固定反射镜的运动方向，根据运动方向对所计次数进行加减处理。