[发明专利]一种折射式位移传感器及其测量方法

说明书

本发明提供了一种折射式位移传感器及其测量方法，位移传感器包括：三角波反射镜，包括至少一个反射面，所述至少一个反射面沿移动方向依次分布；激光源，用于发射出激光束，且所述激光束入射至三角波反射镜的一个反射面；折射镜，用于接收所述反射面反射的激光束，并使接收的激光束发生折射；光电探测器，用于接收经折射镜折射的激光束，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。本发明一种折射式位移传感器，通过折射镜的设置，可以使得在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，从而提高位移传感器的测量精度。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种折射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201520393174.9，名称为《新型光臂放大式高精度长度传感器》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t在光电探测器(PSD)上放大至T，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折射式位移传感器及其测量方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种折射式位移传感器，包括：

三角波反射镜，包括至少一个反射面，所述至少一个反射面沿移动方向依次分布；

激光源，用于发射出激光束，且所述激光束入射至三角波反射镜的一个反射面；

折射镜，用于接收所述反射面反射的激光束，并使接收的激光束发生折射；

光电探测器，用于接收经折射镜折射的激光束，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。

在进一步的方案中，所述折射镜与光电探测器贴合。避免折射镜折射后的激光束再次发生折射。

在进一步的方案中，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。

在进一步的方案中，所述激光束为P偏振光。增加了激光经过折射入射至光电探测器的强度，降低了激光束以大入射角入射至折射镜时激光束的反射率，减小了折射镜反射入射光的比例，换言之可以降低光电探测器对激光入射强度的要求。

在进一步的方案中，还包括壳体，激光源、折射镜和光电探测器均固定设置于壳体内，组成一个读数头。可以保持相互之间的位置固定，也可以保障三者保持同步位移。

在进一步的方案中，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，本发明同时提出一种上述折射式位移传感器的测量方法，包括以下步骤:

将被测物体固定在三角波反射镜或读数头上；