[实用新型]光栅位移传感器

说明书

本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种测量和计量仪器中使用的光栅位移传感器。

位移传感器用的长度基准一般分为：利用激光波长作相干光源构成激光位移传感器；利用玻璃或金属材料作载体以每mm刻划或复制相等整数分割的栅线构成标尺光栅和指示光栅二者层迭在一起组成光栅付，相互间保持一定间隙和角度，二者发生相对直线位移时，就产生莫尔条纹构成的光栅位移传感器；还有利用感应同步器、容栅、磁线……等作位移传感器。它们分别使用在不同的场合，根据不同对象要求，被广泛应用在各种不同精度等级的长度测量、位移控制，在线检测等生产场合。

传统技术如图1及图2所示：以50线/mm的标尺光栅11和指示光栅11层迭在一起，形成横向莫氏条纹，四个接收窗口13分别接收到具有一定相位关系(例Δ＝90°)的μ1、μ2、μ3、μ4四相正弦讯号，这是通常所说的带有裂相光栅窗口的透射式光栅付组成的光栅位移传感器。这种技术，由于光栅付层迭间隙小，所以带来调整困难，受光栅尺变形影响大，讯号质量差，作位移测量时，量程比较小。

本实用新型的目的是为了克服现有光栅传感器的缺点，而提出的一种结构简单，调整方便，接收讯号强的光栅位移传感器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种光栅位移传感器，包括一光栅付和一对光电转换元件，所述的光栅付为游标原理光栅付，由一标尺光栅和一反射式相位光栅构成，其中：标尺光栅的栅线为n根/mm，反射式相位光栅的栅线为n-1根/mm；该光栅付分别设在标尺光栅座和反射式相位光栅座上，标尺光栅与反射式相位光栅之间的层迭间隙为0.03mm～0.05mm；标尺光栅座与测杆相连接，反射式相位光栅座上设有相交连通的一入射光线孔和一反射光线孔，该两孔的相交处设有一镶嵌反射式相位光栅的光栅孔口，所述入射光线孔口上设有光源，该光源为红外发光管，反射光线孔口上设有光电接收元件，所述的光电接收元件为四相讯号输出的田字形光电接收元件。

由于本实用新型采用了以上的结构，光栅付之间的层迭间隙比较大，使调节简单；采用一“田”字形光电接受器，四相位输出，讯号质量好，接收讯号强。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是传统的光栅位移传感器结构示意图。

图2是传统的光栅位移传感器的原理图。

图3是本实用新型光栅付原理示意图。

图4是本实用新型整体结构示意图图。

本实用新型一种光栅位移传感器，包括一光栅付和一对光电转换元件，所述的光栅付为游标原理光栅付，由一标尺光栅2和一反射式相位光栅3构成，一对光电转换元件包括一光源41和一田字式光电接收元件42。该光栅付，其中：标尺光栅的栅线为n根线/mm，例如5线/mm…25线/mm…50线/mm…n线/mm；本实施例选择50根线/mm。反射式相位光栅12的相线为n-1线/mm，本实施例为49根线/mm。刻栅线表面镀一层特殊的相位反射膜层。该光栅付分别设在标尺光栅座21和反射式相位光栅座31上，两者的层迭间隙为0.03mm～0.05mm。标尺光栅座21与侧杆5相连接，反射式相位光栅座31上设有相交连通的一入射光线孔311和一反射光线孔312，该两孔的相交处设有一镶嵌反射式相位光栅的光栅孔口313，所述入射光线孔口上设有红外发光管41，反射光线孔口上设有光电接收元件42，所述的光电接收元件为四相讯号输出的田字形光电接收元件。田字式光电接收元件42的型号是：SD-4。

光源和光电接收元件由光通道连通，当光源发射红外光时，入射在反射式相位光栅上，将反射式相位光栅的栅线像投射到标尺光栅表面，再将两光栅的栅线重合在一起的像投射到“田”字形光电接收元件上，当两光栅发生相对运动时，产生相应发生交变的莫尔条纹，于是光电接收元件输出μ1、μ2、μ3、μ4四相讯号，通过光电元件的旋转调节，使四相讯号相邻相位差可严格控制在Δ＝90°，在示波器上可以观察到理想的利萨如圆。

本实用新型的田字形光电接收元件是一种特殊制作的光电元件，当光栅付两者发生相对运动时，形成莫尔条纹，亮暗变化为每1mm循环一次，所以通过该四字形光电元件的旋转调节，可以很方便的达到严格具有Δ＝90°的四相讯号，构成的利萨如圆是个严格理想的圆，而且讯号强，调整方便，它经过一次性调整好后，讯号不会变，对仪器带来稳定，可靠等一系列积极效果。