[发明专利]反射式激光光栅位移传感器

说明书

反射式激光光栅位移传感器，采用发散角小于0.3°的平行线偏振光源，由偏振分光棱镜与1/4波片完成入射与反射2路光的分离；光源发散角小于0.3°，平行度高，可以使主光栅与之相对运动的部件间距达到cm量级，偏振分光棱镜与1/4波片对入射与反射2路光分离度高，相互串扰小，因而光电传感器输出信号失真小，而达到提高位移分辨率目的。

技术领域

本发明涉及一种反射式光栅位移传感器。

背景技术

光栅位移传感器分为透射式与反射式2种，在反射式中光源发出的光入射到主光栅上被反射，后投射过副光栅，射入光电传感器，转化成电信号，之后由电路处理，得出位移数据；目前大都数反射式光栅位移传感器使用LED光源，因为LED光源空间相干性行差，主光栅与副光栅很近，通常在0.06mm以内，CN200610065842中使用半导体激光作为光源，激光空间相干性比LED光源高得多，主光栅与副光栅间距可以提高到cm数量级，主光栅与副光栅平行放置，光源垂直入射，按原路返回，光经过副光栅，再经过移动的主光栅反射，形成明暗变化的反射光，反射光又经过副光栅半数透，最终到达光电传感器，小部分被反射，又被主光栅反射，最终到二次到达光电传感器，这第二反射的光信号叠加在第一次反射的光信号中，形成干扰杂散信号，造成电信号波形失真，降低了传感器位移分辨率。

发明内容

本发明基本构造光路见图1（如图1），发散角小于0.3°的平行线偏振光源（如图1中1），偏振分光棱镜（如图1中3），1/4波片（如图1中4），主光栅（如图1中5），副光栅（如图1中6），光电传感器（如图1中8）。

发散角小于0.3°的平行线偏振光源（如图1中1）通常为半导体激光器加汇聚透镜构成，平行线偏振光源（如图1中1）经过偏振分光棱镜（如图1中3），再经过1/4波片（如图1中4）后转化成圆极化偏振光，圆极化偏振光经过主光栅（如图1中5）反射后按原路返回，再次经过1/4波片（如图1中4）后，转化成与入射光线偏振态垂直的线偏振光，再次经过偏振分光棱镜（如图1中3）时被反射，射向副光栅（如图1中6），透射过副光栅（如图1中6）的光最终射入光电传感器（如图1中8），光电传感器（如图1中8）把位移变化量转化成电信号，由相关电路处理后得出位移量。

与CN200610065842相比，本发明中少量被副光栅（如图1中6）反射的光再2次经过1/4波片（如图1中4）后会返回光源，通常会被光源吸收与传输途中散射掉，再次进入光电传感器（如图1中8）的分量极少，不会造成电信号波形失真，有利于提高传感器位移分辨率。

本发明与CN200610065842相比，同样采用高度平行的光源，主光栅（如图1中5）与其它光路部件可以保持较大间距，最高可达cm量级，有助于提高传感器抗干扰性能。

附图说明

图1为反射式激光光栅位移传感器原理图，1为平行线偏振光源，3为偏振分光棱镜，4为1/4波片，5为主光栅，6为副光栅，8为光电传感器。

图2为包含有偏光片的反射式激光光栅位移传感器原理图，1为平行线偏振光源，2、7为偏光片，3为偏振分光棱镜，4为1/4波片，5为主光栅，6为副光栅，8为光电传感器。

具体实施方式

发散角小于0.3°的平行线偏振光源（如图1中1）通常为半导体激光器加汇聚透镜构成，还可以是超辐射发光二极管加汇聚透镜构成。

在平行线偏振光源（如图2中1）与偏振分光棱镜（如图2中3）之间增加偏光片（如图2中2），可以提高光源输出的光线偏振度，在副光栅（如图2中6）与光电传感器（如图1中8）之间增加偏光片（如图2中7）可以降低干扰光强度；2处偏光片（如图2中2、7）加入可以降低干扰光强度，减少光电传感器（如图1中8）输出电信号失真，有利于提高传感器位移分辨率。