[发明专利]带有折射镜的光路一致式位移传感器及其测量方法

说明书

本发明提供了一种带有折射镜的光路一致式位移传感器及其测量方法，该带有折射镜的光路一致式位移传感器包括激光束，入射至三角波反射镜的第一反射面；反射镜，用于接收激光束被三角波反射镜的第一反射面反射的激光束，且使该激光束在激光束入射至同一个第一反射面的测量过程中，沿同一路径反射至三角波反射镜的第二反射面；折射镜，用于接收反射镜反射至三角波反射镜的第二反射面后经第二反射面反射的激光束，并使入射的激光束发生折射；光电探测器，用于接收经所述折射镜折射后的激光束，并测量其入射位置。本发明位移传感器，通过折射镜的设置，使得增加位移传感器放大倍数的同时，降低激光入射至光电探测器的角度。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种带有折射镜的光路一致式位移传感器及其测量方法。

背景技术

基于光学三角放大法的位移测量新原理，是在光学三角放大法的基础上，结合三角波光学器件与高精度PSD(Position Sensitive Device，位置灵敏(敏感)探测器)实现的。三角波光学器件将线性位移等间隔细分，降低光学器件加工精度与尺寸要求的同时，降低高精度PSD的尺寸要求，在小范围内实现高精度位移测量。然而现有技术中的位移传感器，例如，申请号为201810481645.X，名称为《光路一致式位移传感器及其测量方法》中提供的位移传感器，位移测量原理与结构如图1所示，由图1可知，在读数头与三角波光学反射部件发生相对位移后，经过光学三角放大，水平小位移在光电探测器(PSD)上进行放大，可以将长度测量的精度大大提升。然而其位移传感器的测量放大倍数与PSD入射角有关，传感器的放大倍数容易受到影响，即为当入射于PSD的激光束的入射角增大时，PSD本身的测量精度会下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高测量精度的带有折射镜的光路一致式位移传感器及应用该位移传感器进行位移测量的方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种带有折射镜的光路一致式位移传感器，包括：

三角波反射镜，包括第一反射面和第二反射面；

激光束，入射至三角波反射镜的第一反射面；

反射镜，用于接收激光束被三角波反射镜的第一反射面反射的激光束，且使该激光束在激光束入射至同一个第一反射面的测量过程中，沿同一路径反射至三角波反射镜的第二反射面；

折射镜，用于接收反射镜反射至三角波反射镜的第二反射面后经第二反射面反射的激光束，并使入射的激光束发生折射；

光电探测器，用于接收经所述折射镜折射后的激光束，并测量其入射位置；

处理系统，用于根据光电探测器接收到的激光束的入射位置变化量计算出被测物体的位移变化值。

作为一种可实施方式，所述三角波反射镜的第一反射面和第二反射面分别与水平面的夹角为150度，激光束入射至第一反射面的入射角为30度，反射镜平行于第一反射面。

作为一种可实施方式，所述折射镜与光电探测器贴合。

作为一种可实施方式，所述激光束为P偏振光。

作为一种可实施方式，所述所述折射镜的入射面与出射面均为平面，且入射面与出射面相互平行。

作为一种可实施方式，还包括壳体，激光束由激光源发射得到，激光源、反射镜、折射镜和光电探测器均固定设置于壳体内，组成读数头。

作为一种可实施方式，所述读数头为至少两个，且所述至少两个读数头之间的位置关系满足：在测量过程中，至少有一个读数头可以读取到激光束在光电探测器上的入射位置变化量。

另一方面，本发明实施例还提供了一种上述带有折射镜的光路一致式位移传感器的测量方法，包括以下步骤：