专利名称：大位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种位移传感器。可用于测量机构在动态下的直线大位移或角位移。
现有的光栅莫尔纹式位移传感器还有以下的不足之处1)它只能对接近于静态，亦即处于准静态下的机构进行位移测量，而不能用于测量动态下的机构位移，并且位移测量仅限制在1米以内；2)主光栅付的制作和装配比较麻烦，制作的成本也高，并且它在测量机构上固定时将增加机构的附加质量；3)它对被测机构运动的稳定度、导向程度要求比较高。
本实用新型的目的是提供一种能对动态下的机构大位移进行无接触式测量的传感器，并使它具有以下的特点传感器的结构简单，制造方便并成本低；2)对被机构运动稳定度、导向程度的要求不高；3)在测量过程中尽量不增加被测机构的附加质量。
大位移传感器包含有光栅付和光路系统。光栅付是采用纸质材料制成，可按一定栅距把线条精确地绘在白纸上，或者用黑白复印机对绘制好的光栅付进行复制。使用时可直接将该纸质栅付贴于被测机构上，既不增加被测机构的附加质量又方便制作、成本低。光路系统被安装在一个与被测机构无接触的壳体内，它包含有光源、漫反射镜、透镜、半透镜、聚光镜、光阑和光电元件。它们使光源发出的光聚焦投射到光栅付上，又使光栅付上出现的光斑折射到光阑、成象于光电元件上。壳体内还可带有专用电路板，使光电信号进入放大、整形、微分判向电路，并输出与位移量和方向有关的脉冲信号。
下面将通过实施例并对照附图对本实用新型大位移传感器作进一步的叙述。附图内容如下
图1是大位移传感器的结构简图；图2是该传感器所带电路的原理框图；图3是用于测量角位移时的光栅付简图。
从图1上可以看到大位移传感器的光路系统包含有白炽灯泡1、漫反射镜2、半透镜4、在半透镜前后位置上安装的两个透镜3、聚光镜6、光阑7、硅光电池对9，它们装在壳体8内。壳体在半透镜所在的位置处呈“T”字形布置，半透镜与光源的光照方向呈45°角倾斜。贴有光栅付11的被测机构位于灯泡1的正前方。
灯泡1发出的光经漫反射镜2之后成为漫反射光，然后穿过透镜3、半透镜4、透镜3之后成聚焦光束投向光栅付11，在光栅付上形成光斑。该光斑经半透镜4折向“T”字形壳体8的下部，并经聚光镜6、光阑7成象于硅光电对9上。位于壳体下部的引线端子10可使传感器同电路系统连接起来。
当被测机构运动时，光栅付条纹信号变化，硅光电池对9就输出两个相位差90°的模拟电压信号。从图2上可以看到这两个模拟电压信号分别以a、b表示，经放大器三级放大后进入施密特触发器、微分电路，然后送入与非门输入端作门控信号。当硅光电池I上的a信号超前b信号时，与非门1打开，输出的负脉冲信号到加法计数器进行计数，完成被测机构正向位移的检测，同时换向指示红灯亮，显示了该位移是正程位移；反向运动时，与非门2打开，输出信号至减法计数器，完成反向位移的检测，同时换向指示绿灯亮，显示出位移的反向。
本实用新型的传感器在用于测角位移时，光栅付可采用图3所表示的形状，其中图3a是圆平面形的纸质光栅付，它可贴于被测机构的回转平面上，栅线沿圆周方向分布；图3b是用于测机构圆柱面上的角位移，栅线分布在圆柱表面上。
本实用新型大位移传感器的优点在于1、它与被测机构之间无接触，因此允许被测机构作高速运动。2、它允许被测机构运动的稳定度不高、导向不太精确，这时只要光栅付的波动不晃出光斑的范围均不影响位移的测量。3、能进行大位移的测量，无论光栅长度多大，只要在计数器允许的范围内均可完成位移测量，并且测量的相对误差取决于机构的动程。如光栅距为1mm，当动程为1m时，相对误差是±0.1％；当动程为100mm时，相对误差为±1％。亦即它的相对误差是随被测机构动程的增大而减少。因此特别适宜于动态大位移的测量。4、在光源和透镜之间增加的漫反射镜解决了反射光的角度问题，同时也降低对光源灯丝的严格要求。
权利要求1.一种带有一个在被测机构上固定的光栅付11和一个与被测机构无接触的壳体8的大位移传感器，壳体8内包含有光源1、透镜3、半透镜4、聚光镜6、光阑7、硅光电池对9的能使光源发出的光聚焦投向光栅付11上，然后又使出现在光栅付上的光斑通过半透镜4折入光阑7并成象于硅光电池对9上的光路系统和用于连接放大、整形、微分判向电路与计数器的引线端子10；本实用新型的特征是1)在被测机构上固定的光栅付11是纸质材料；2)在光源1和透镜3之间安装了一个能使光源的光形成漫反射的漫反射镜2。
专利摘要一种位移传感器。可用于测量动态下机构的直线大位移或角位移。大位移传感器包含一个在被测机构上固定的纸质光栅副与一个内装光路系统使栅纹成象于光电元件上并能连接放大、整形、微分判向电路和计数器、换向显示的无接触式的壳体。它解决了测动态下机构的大位移、允许机构高速运动且运动的稳定度、导向精度不高。它还解决了光栅副制作麻烦且成本高的问题。
文档编号G01B11/02GK2120321SQ92208048
公开日1992年10月28日 申请日期1992年4月23日 优先权日1992年4月23日
发明者孙凡平, 唐浙东, 王文中, 康泰, 胡旭东, 许文讲, 黄振堃 申请人:浙江丝绸工学院