[实用新型]一种反射式位移传感器

说明书

本实用新型涉及一种反射式位移传感器，包括读数头、圆弧反射镜，圆弧反射镜用于将接收到的激光束反射至透镜；读数头包括：激光器，用于发射激光束；透镜，用于将接收到的激光束聚光透射至光电探测器；光电探测器，用于接收透镜透射的激光束；处理器，用于计算光电探测器上激光束入射点之间的距离，并换算为读数头与圆弧反射镜之间的相对位移量。通过移动读数头或者移动圆弧反射镜，来完成对被测物件的测量，通过透镜对激光束进行聚光，使得入射至光电探测器的激光近似平行，确保光电探测器的检测精度。本实用新型先将被测物件的位移变化量转化为角度变化，再将角度变化转化为位移量变化，通过光学几何关系即可得到被测物件的实际位移量。

技术领域

本实用新型涉及精密测量技术领域，特别涉及一种反射式位移传感器。

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)通常使用应变式、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)通常使用同步器、光栅、容栅、磁栅等传感器技术来测量。其中光栅传感器因具有实现数字化、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。

光栅式传感器采用光栅叠栅条纹远离测量位移的传感器，光栅是在一块长条形的光学比例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。专利号为201520393174.9的实用新型专利《新型光臂放大式高精度长度传感器及长度传感器组》，提出了一种新型位移传感器，但该传感器测量原理要求入射角大时其位移测量精度才能实现更高的精度。由于光电探测器，特别是PSD对于入射角有一定的要求，过大的入射角将造成光电探测器的探测精度降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种反射式位移传感器，通过将被测物件的位移量转化为角度变化量，再通过光电探测器将角度变换两转化为位移量变化量，最终得到被测物件的实际位移量。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：

一种反射式位移传感器，包括：

读数头，用于测量被测物件；

圆弧反射镜，所述圆弧反射镜用于接收激光束，并将接收到的激光束反射至第一光电探测器；

所述读数头包括：

激光器，用于发射激光束；

第一透镜，用于接收圆弧反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束透射至第一光电探测器；

第一光电探测器，用于接收第一透镜透射的激光束，且与处理器电连接；

处理器，用于计算第一光电探测器上激光束入射点之间的距离，并根据第一光电探测器上激光束入射点之间的距离换算读数头与圆弧反射镜之间的相对位移量。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述读数头还包括：

分光镜，用于将圆弧反射镜反射的激光束透射至第一光电探测器，以及反射至第二光电探测器；

第二透镜，与第一透镜平行设置，用于接收分光镜反射的激光束，并将接收到激光束透射至第二光电探测器；

第二光电探测器，与第一光电探测器平行设置，用于接收第二透镜透射的激光束，且与处理器电连接。