一种数字编码的光位移传感器的制作方法

本发明涉及一种数字编码的光位移传感器。

背景技术：

在光纤数字编码的线位移传感器研究方面，美国是研究光纤直接编码位移传感器最早的国家之一。上世纪末，美国kavlico公司为flash计划开发了一种光传飞控系统使用的基于数字编码盘的线位移传感器，它使用波分复用技术区分码道，传感器探头通过单模光纤连接到远处的处理单元。此传感器性能指标如表1所示。这种原理也可以用于角位移传感器。这种传感器采用宽带led作为光源，使用的波长范围是833nm～879.2nm，把ccd用作光电转换器件，针对样机进行了环境温度试验和按mil-std-810d的振动冲击试验，试验表明光传感器基本达到了以上的技术指标。

美国麦道公司96年开发了一种基wdm(wavelengthdivisionmultiplexing)波分复用技术的数字编码盘式光位移传感器，并集成于主作动筒的筒体中，并进行了实验验证。

技术实现要素：

本发明的目的是：本发明提出一种数字编码的光位移传感器，该传感器是一种光学数字编码式传感器，它将测得的线位移转换为数字信号输出，可直接与数字控制系统连接，准确、方便。该传感器的创新点在于结合了光学编码和光纤传感原理，将传感器和舵机作动器融合为一体且信号传感和信号传输均为全光型，既有体积小、重量轻、测量范围大、不占用空间的特点，又有灵敏度高、抗电磁干扰、绝缘性好等光传感器的优势，在未来复杂的机载电磁应用环境中具有极大的应用潜力和价值。

本发明的技术方案为：一种数字编码的光位移传感器，包括光源1、y型光纤2、运动轴3、传感头4、壳体5、光电转换单元6和数据处理单元7，所述运动轴3外圆表面刻有位置编码。

y型光纤2的两个侧枝分别连接光源1和传感头4，y型光纤2的主枝连接传感头4，传感头4安装于壳体5上；运动轴3在壳体5内运动，运动轴3上的位置编码被传感头4读取，通过y型光纤2另一侧支传输到光电转换单元6转换为光电信号，所述电信号经数据处理单元7处理得出运动轴3移动前后的绝对位置，实现光位移传感器的位移测量；

入射光路为光源1由y型光纤2的一个侧枝传入，经传感头4内的自准直透镜准直，然后垂直照射运动轴3的编码；经过编码反射的光沿原光路返回，经y型光纤2另一个侧枝传入光电转换单元6；

光电转换单元6获取信号后将其转换为数字信号，再由数据处理单元7计算出光位移传感器所在的位置。

本发明的优点是：本发明一种数字编码的光位移传感器是在数字编码盘的线位移传感器基础上，将码盘直接刻印在被测物体表面上，类似于皮肤一样将传感器数字码盘与被测物融为一体。由于它结构简单，具有高测量精度、分辨率和可靠性，除了军事国防领域，在现代检验技术、机械设备的位移量测量和控制、自动检测技术等民用领域也具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明位移传感器的结构示意图，1：光源，2：y型光纤，3：运动轴，4：传感头，5：壳体，6：光电转换单元，7：数据处理单元。

图2是本发明运动轴3上码道示意图。

图3是本发明传感头内光纤光路及出射光入射码道的光照射模式示意图，y型光纤，3：运动轴，8：光纤固定装置，9：自准直透镜。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。请参阅说明书附图1～3。

图1是本发明位移传感器的结构示意图，图2是本发明运动轴3上码道示意图，编码直接刻印在运动轴上。图3是本发明传感头内光纤光路及出射光入射码道的光照射模式示意图，每根光纤对应一条码道，经传感头4内的自准直透镜准直，然后垂直照射运动轴3的编码。

是本发明包括光源1、y型光纤2、运动轴3、传感头4、壳体5、光电转换单元6、数据处理单元7、8：光纤固定装置8，9：自准直透镜9。

y型光纤2的两个侧枝分别连接光源1和传感头4，y型光纤2的主枝连接传感头4，传感头4安装于壳体5上；运动轴3在壳体5内运动，运动轴3上的位置编码被传感头4读取，通过y型光纤2另一侧支传输到光电转换单元6转换为光电信号，所述电信号经数据处理单元7处理得出运动轴3移动前后的绝对位置，实现光位移传感器的位移测量；

入射光路为光源1由y型光纤2的一个侧枝传入传感头4，由传感头4内的光线固定装置8固定，通过自准直透镜9准直后垂直照射运动轴3的编码；经过编码反射的光沿原光路返回，经y型光纤2另一个侧枝传入光电转换单元6；

光电转换单元6获取信号后将其转换为数字信号，再由数据处理单元7计算出光位移传感器所在的位置。

本发明一种数字编码的光位移传感器，它将测得的线位移转换为数字信号输出，可直接与数字控制系统连接，准确、方便。该传感器的创新点在于结合了光学编码和光纤传感原理，将传感器和舵机作动器融合为一体且信号传感和信号传输均为全光型，既有体积小、重量轻、测量范围大、不占用空间的特点，又有灵敏度高、抗电磁干扰、绝缘性好等光传感器的优势，在未来复杂的机载电磁应用环境中具有极大的应用潜力和价值。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种数字编码的光位移传感器。它由光源(1)、Y型光纤(2)、运动轴(3)、传感头(4)、壳体(5)、光电转换单元(6)和数据处理单元(7)组成，传感头(4)与壳体(5)之间通过螺钉连接。本发明结合了光学编码和光纤传感原理，将传感器和运动轴融合为一体且信号传感和信号传输均为全光型，既有体积小、重量轻、测量范围大、不占用空间的特点，又有灵敏度高、抗电磁干扰、绝缘性好等光传感器的优势。

技术研发人员：郑普超;杨楠;包艳;张兵;张超
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
技术研发日：2017.07.12
技术公布日：2017.12.15