拉线式位移计及其测量装置的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域，具体是拉线式位移计及其测量装置。


背景技术：

2.非接触、高精度的绝对距离测量技术在计量和工业领域有着广泛的应用。
3.现有的相干光学的测距系统大多数是透镜系统搭建干涉光路，并且实现高精度测量时需要附加波长定位器。
4.目前的位移计存在着测量目标需要安装反射镜的缺点。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种拉线式位移计及其测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：拉线式位移计，外保护壳；测量器具，固定安装在所述外保护壳上，所述测量器具为相干光学器件；连接组件，滑动设置在所述外保护壳内，所述连接组件一端与所述测量器具相连，另一端贯穿所述外保护壳并与其滑动连接，其中所述连接组件包括：滑杆，一端与所述测量器具相连，另一端贯穿所述外保护壳并与其滑动连接；端部法兰，滑动套设在所述滑杆外部并固定安装在所述外保护壳外部。
7.本发明还提供了一种测量装置，包括：扫描光源，用于产生波长范围在1510nm
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1590nm的扫描光；光纤放大组件，输入端与所述扫描光源的输出端连接，用于将扫描光进行放大；光分复用组件；耦合组件，输入端与所述光分复用组件的透射端连接；如上述所述的拉线式位移计，所述拉线式位移计与耦合组件的透射端连接；信号转换组件，光输入接口与所述耦合组件的透射端连接，用于将光信号转换成电信号；分析显示组件，与所述信号转换组件的电输出接口相连。
8.与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用光纤相干光学的原理做光纤位移计，可以充分发挥光纤相干传感器测距的优势，在工业应用领域中，实现结构小型化，方便安装。
附图说明
9.图1为拉线式位移计的剖视图；图2为拉线式位移计的爆炸图；
图3为拉线式位移计的结构示意图；图4为测量装置的结构示意图。
10.图中：1
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端部法兰、2
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o型圈、3
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第一直线轴承、4
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上端盖、5
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弹簧、6
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第二直线轴承、7
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轴承座、8
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滑杆、9
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固定座、10
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测量器具、11
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下端盖、12
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螺丝孔、13
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光纤、14
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滑动轴、15
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挡圈、16
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扫描光源、17
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掺饵光纤放大器、18
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1*4plc光分路器、19
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1*16plc光分路器、20
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dwdm1、21
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dwdm2、22
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dwdm3、23
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50:50光耦合器、24
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光电探测器、25
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采集卡、26
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频谱分析电路、27
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工控机。
具体实施方式
11.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
12.如图1
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3所示的拉线式位移计，包括：外保护壳，设有空腔；测量器具10，设置在所述外保护壳的空腔内并与其固定连接，所述测量器具10为相干光学器件；连接组件，一端与所述测量器具10相连，另一端贯穿所述外保护壳并与其滑动连接。
13.在本发明的实施例中，工作时连接组件用于与被测量物体接触，此时其在外保护壳内滑动直至与测量器具10接触，相干光学器件可以实现非接触式测量，解决了现有体积大、光路对准要求高、需要安装反射镜的问题。
14.在本发明的一个实施例中，所述外保护壳包括：盖体件；固定件，固定安装在所述盖体件内并与所述测量器具10相配合；套设在所述连接组件外部并与其滑动连接的滑动组件，所述滑动组件固定安装在所述盖体件内。
15.在本发明的实施例中，盖体件包括上端盖4和与其相配合的下端盖11，也可以根据需求使用上壳与下壳配合，固定件为固定座9或固定台，固定座9用于固定所述测量器具10，并使所述测量器具10可以固定在一定的角度上，具体为设置在下端盖11内，滑动组件用于对连接组件的滑动进行限位，保证其稳定滑动，从而实现精准测量。
16.在本发明的一个实施例中，所述滑动组件包括：轴承座7，固定安装在所述盖体件内；第一轴承件，固定安装在所述轴承座7内并滑动套设在所述连接组件外部。
17.在本发明的实施例中，轴承座7设置在上端盖4与下端盖11之间，两端分别与上端盖4与下端盖11固定连接，可以是卡接或螺纹连接，方便进行拆装，第一轴承件为第二直线轴承6，也可以使用滑动轴承代替，第二直线轴承6安装在轴承座7内，用于对连接组件的滑动进行导向，保证滑动稳定性。
18.在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述滑动组件还包括：滑动安装在所述轴承座7内的滑动轴14，所述滑动轴14套设在所述连接组件外部并与其固定连接；
套设在所述连接组件外部并与其滑动连接的弹性件，所述弹性件一端与所述滑动轴14相连，另一端与所述盖体件相连。
19.在本发明的实施例中，通过滑动轴14与轴承座7配合对连接组件的滑动进行限制，为方便设置，在轴承座7内开设与滑动轴14相配合的滑槽，弹性件为弹簧5或弹片，正常状态下，在弹簧5的作用下连接组件的一端伸出上端盖4一部分，测量时，该伸出的部分与被测量物接触，带着连接组件向内滑动，此时弹簧5压缩，当测量完成后连接组件与被测量物分离时，在弹簧5复位的作用下，测量组件又重新伸出上端盖4；进一步的，为防止滑动轴14与第二直线轴承6碰撞，所述滑动轴14与所述第二直线轴承6之间安装有阻挡件，阻挡件为挡圈15，也可以使用垫圈代替。
20.在本发明的一个实施例中，所述测量器具远离连接组件的一端安装有与其相配合的光纤13，所述光纤13远离测量器具10的一端贯穿所述盖体件。
21.在本发明的实施例中，光纤13是测量器具10的尾纤。
22.在本发明的一个实施例中，所述连接组件包括：滑杆8，一端贯穿所述滑动组件并与所述测量器具10相连，另一端贯穿所述盖体件并与其滑动连接；端部法兰1，滑动套设在所述滑杆8外部并固定安装在所述盖体件外部；第二轴承件，滑动套设在所述滑杆8外部，并固定安装在所述盖体件与所述端部法兰1之间。
23.在本发明的实施例中，端部法兰1用于固定所述滑杆8，也可以使用法兰盘代替，保证所述滑杆8可以按照一个方向进行移动，第二轴承件为第一直线轴承3或滑动轴承，与第二直线轴承6配合，用于进一步保证所述滑杆8是按照一个方向进行移动，为提高密封效果，所述第一直线轴承3两端均安装有o型圈2，两个所述o型圈2均套设在所述滑杆8外部，并分别设置在端部法兰1和上端盖4内，o型圈2用于对拉线式位移计进行密封作为备选，也可以使用密封圈；此外，为方便对拉线式位移计进行安装，所述盖体件两端均开设有螺丝孔12，便于通过螺丝进行固定，或者开设与螺丝配合的螺纹槽；工作时，工作步骤如下：步骤一、滑杆8可前后滑动，用于与被测量物体接触；步骤二、端部法兰1用于固定滑杆8，保证滑杆8可以按照一个方向进行移动；步骤三、o型圈2用于对拉线式位移计进行密封；步骤四、第二直线轴承6和第一直线轴承3，用于进一步保证滑杆8是按照一个方向进行移动；步骤五、弹簧5穿过滑杆8，用于限位滑杆8的位移量，并保证滑杆8可以匀速运动；步骤六、轴承座7用于固定第一直线轴承3，轴承座7、上端盖4和下端盖11一起作为外保护壳；轴承座7、上端盖4和下端盖11用于保护位移计内部器件，免遭到破坏；步骤七、固定座9用于固定测量器具10，并使测量器具10可以固定在一定的角度上；步骤八、螺丝孔12用于将位移计固定到安装位置上。
24.在本发明的一个实施例中，提供了一种测量装置，如图4所示，包括：扫描光源16，用于产生波长范围在1510nm
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1590nm的扫描光；光纤放大组件，输入端与所述扫描光源的输出端连接，用于将扫描光进行放大；光分复用组件；耦合组件，输入端与所述光分复用组件的透射端连接；如上述所述的拉线式位移计，所述拉线式位移计与耦合组件的透射端连接；信号转换组件，光输入接口与所述耦合组件的透射端连接，用于将光信号转换成
电信号；分析显示组件，与所述信号转换组件的电输出接口相连。
25.在本发明的实施例中，扫描光源16发出的扫描光经过光纤放大组件进行放大，光纤放大组件为掺饵光纤放大器17或其他满足使用的放大器，其输入端与扫描光源16的输出端连接，用于将扫描光进行放大；然后通过光分复用组件先把光均分为十六份，再把每个光通道的通道数增加三倍，在耦合组件的作用下分别与位移计和信号转换组件连接，耦合组件为50:50耦合器23，其反射端与所述信号转换组件连接，信号转换组件为光电探测器24，所述光电探测器24的光输入接口与50:50耦合器23的反射端连接，用于将光信号转换成电信号，然后通过分析组件分析后进行显示。
26.在本发明的一个实施例中，所述光分复用组件包括：1*4plc光分路器18，用于将光功率均分成四份；1*16plc光分路器19，用于将光功率均分为十六份；光波复用，包括dwdm1、dwdm2和dwdm3，用于将波段分开，并把通道数增加三倍。
27.在本发明的实施例中，1*4 plc光分路器18的输入端所述掺饵光纤放大器17的输出端连接，用于将光平均分成四份，所述1*4 plc光分路器18的输出端接所述4只1*16 plc光分路器19的输入端口，用于将光分成64份；所述4只1*16 plc光分路器19的64个输出端，与所述64只dwdm1 20（（dwdm：dense wavelength division multiplexing）是能组合一组光波长用一根光纤进行传送）中每只器件的输入端连接，通过所述64只dwdm1 20带通滤波器，将波段选取成1510nm
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1537nm；所述64只dwdm1 20的透射端，与所述192只50:50耦合器23中一只器件的输入端连接，所述64只50:50耦合器23的透射端与一只拉线式位移计进行连接；所述64只dwdm1 20的反射端，与所述64只dwdm2 21的输入端连接，将波段选取成1538nm
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1564nm，所述64只dwdm2 21的透射端，与192只所述50:50耦合器23中一只器件的输入端连接，所述64只50:50耦合器23的透射端与一只拉线式位移计进行连接；所述64只dwdm2 21的反射端，与所述64只dwdm3 22的输入端连接，将波段选取成1565nm
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1590nm，所述64只dwdm3 22的透射端，与所述192只50:50耦合器23中一只器件的输入端连接，所述64只50:50耦合器23的透射端与一只拉线式位移计进行连接，所述64只dwdm3 22的反射端做损耗。
28.在本发明的一个实施例中，所述分析显示组件包括：采集卡25，用于对电信号进行采集；频谱分析电路26，用于对干涉信号进行频谱分析；工控机27，用于将数据进行分析和显示。
29.在本发明的实施例中，所述采集卡25的输入端与光电探测器24的电输出接口连接，用于将电信号进行采集，所述频谱分析电路26的输入端与采集卡25的输出端进行连接，用于将干涉信号进行频谱分析，所述工控机27的输入端与频谱分析电路26连接，用于数据的分析和显示，所述采集卡25与所述频谱分析电路26可以合成一个电路板；工作步骤如下：步骤一、扫描光源16用于产生波长范围在1510nm
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1590nm的扫描光；步骤二、扫描光经过掺饵光纤放大器17进行放大；步骤三、将放大以后的扫描光，经过1*4 plc光分路器18，光功率均分成4份；步骤四、通过1*16 plc光分路器19，再将光功率平分成16份；步骤五、每个光通道接一只dwdm1 20 ，一只dwdm2 21，一只dwdm3 22，用于将波段分开，并把通道数增加3倍；
步骤六、50:50耦合器23用于输出接拉线式位移计；步骤七、光电探测器24用于将光信号转成电信号；步骤八、转成电信号以后，用采集卡25将电信号进行采集；步骤九、再用频谱分析电路26将干涉信号进行频谱分析；步骤十、最后用工控机27将数据进行分析和显示。
30.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
31.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。