[发明专利]标尺光栅及光栅尺位移传感器

权利要求书

1.一种标尺光栅，应用于光栅尺位移传感器，其特征在于，包括直尺型固定支架和多条光纤；

所述直尺型固定支架的上表面贴合排列呈条状阵列分布的多条光纤，相邻光纤的外侧壁相紧贴，且各光纤的光轴所在平面与所述上表面相平行；通过多条呈条状阵列且相邻光纤紧密排列的光纤结构代替传统光栅尺的光栅；入射至各光纤的光信号经过光纤传输后出射携带脉冲波动信息的光信号，以用于信号处理器统计在被测机械移动过程中接收到脉冲波动信息的总个数计算所述被测机械的位移值；

所述条状阵列分布指当所述直尺型固定支架上所有光纤均固定好后，所述直尺型固定支架垂直于水平面的截面上包括多个光纤的圆形或椭圆形或类圆形截面，且任何一个光纤的截面与相邻的两个光纤的截面相接触；所述直尺型固定支架不随所述被测机械运动而运动，且所述直尺型固定支架平行于所述被测机械的直线导轨。

2.根据权利要求1所述的标尺光栅，其特征在于，各光纤的规格、型号均相同。

3.根据权利要求2所述的标尺光栅，其特征在于，各光纤的端面与所述直尺型固定支架的端面相平齐。

4.一种光栅尺位移传感器，其特征在于，包括光源模块、光栅尺主体、光信号检测器及信号处理器；

其中，所述光源模块与所述光信号检测器位于所述光栅尺主体延光纤长度方向的两端，且所述光栅尺主体、所述光源模块与所述光信号检测器位于同一水平面上；所述光信号检测器设置在被测机械的直线导轨，且随着所述直线导轨做直线运动；所述信号处理器与所述光信号检测器相连；

所述光栅尺主体包括多条呈条状阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴；通过多条呈条状阵列且相邻光纤紧密排列的光纤结构代替传统光栅尺上的光栅；所述条状阵列分布指当所述直尺型固定支架上所有光纤均固定好后，所述直尺型固定支架垂直于水平面的截面上包括多个光纤的圆形或椭圆形或类圆形截面，且任何一个光纤的截面与相邻的两个光纤的截面相接触；所述直尺型固定支架不随所述被测机械运动而运动，且所述直尺型固定支架平行于所述被测机械的直线导轨；所述光信号检测器用于采集所述光源模块输出光线经各光纤传输后出射的携带脉冲波动信息的光信号；所述信号处理器用于根据在所述被测机械移动过程中接收到脉冲波动信息的总个数计算所述被测机械的位移值。

5.根据权利要求4所述的光栅尺位移传感器，其特征在于，所述光源模块包括一个发光源和光线分束装置；

所述光线分束装置用于将所述发光源出射的光线均分为多束子光束后投射至相应光纤内，子光束的总个数与所述光栅尺主体中的光纤总根数值相同。

6.根据权利要求4所述的光栅尺位移传感器，其特征在于，所述光源模块包括多个相同的发光源，发光源的总个数与所述光栅尺主体中光纤总根数值相同；各发光源出射光线至所述光栅尺主体相应的光纤内。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的光栅尺位移传感器，其特征在于，所述光源模块输出进入单根光纤的光线的发光面积不大于相应光纤的截面面积。

8.根据权利要求4-6任意一项所述的光栅尺位移传感器，其特征在于，所述信号处理器为包括第一转换电路和第二转化电路的FPGA板卡；

其中，所述第一转换电路用于将所述光信号转化为相应的数字脉冲信号；

所述第二转化电路用于统计数字脉冲信号的变化量，并根据所述数字脉冲信号的变化量计算所述被测机械的位移值。

9.根据权利要求4-6任意一项所述的光栅尺位移传感器，其特征在于，所述光栅尺主体包括多个子光栅尺，相邻子光栅尺的首尾光纤形成光通路。

10.根据权利要求9所述的光栅尺位移传感器，其特征在于，还包括与所述信号处理器相连的角度值反馈模块；

所述角度值反馈模块用于将所述信号处理器计算得到的位移值发送至所述被测机械的控制系统。