一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置及其传感方法
【专利摘要】一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置及其传感方法，属于尺寸测量技术领域。为了解决光电探测器必须位于出射光聚焦的像面上，位移放大倍率不可调的问题。本发明所述的激光器的发光口与光纤的一端相连；夹持器固定在光纤上，以光纤被夹持器固定的部分和光纤的另一端作为两个端点的一段光纤构成光纤悬臂梁，所述光纤的另一端为自由端；探针的一端固定在光纤悬臂梁中间部位，触球固定在探针的另一端上；准直透镜位于光纤出射光路上；光电探测器位于光纤出射光路上，并且，准直透镜位于光纤和光电探测器之间。本发明的有益效果为位移放大倍率可根据需要调整。本发明适用于微尺寸和大深径比内腔结构的高精度测量。
【专利说明】
一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置及其传感方法
技术领域
[0001]本发明属于尺寸测量技术领域，具体涉及一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感技术。
【背景技术】
[0002]在具有微尺寸和大深径比的内腔结构测量领域中，使用光纤制作探针是一个重要的技术方案，具有易于微型化、易于制作等优势。
[0003]申请号为201510381723.5的发明专利所描述的“基于光纤出射光探测的组合悬臂梁探针传感方法及装置”，在该专利中，提出了一种新结构传感器，激光器发出的光通过光纤出射，光纤由夹持器固定，构成单端固定的光纤悬臂梁，将探针垂直固装在单端光纤悬臂梁中间部位，其利用探针在接触物体时带动单端固定光纤悬臂梁出射端偏移，导致出射光在光电探测器上聚焦形成的光斑位置发生偏移，完成传感。
[0004]上述文件中所描述的现有探针不足之处在于:光电探测器必须位于出射光聚焦的像面上，不可调节，位移放大倍率不变，结构不灵活。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决光电探测器必须位于出射光聚焦的像面上，位移放大倍率不可调的问题，提出一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置及其传感方法。
[0006]本发明所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置，它包括激光器、光纤、夹持器、光电探测器、探针和触球；
[0007]所述激光器的发光口与光纤的一端相连;夹持器固定在光纤上，以光纤被夹持器固定的部分和光纤的另一端作为两个端点的一段光纤构成光纤悬臂梁，所述光纤的另一端为自由端；
[0008]所述探针的一端固定在光纤悬臂梁中间部位，触球固定在探针的另一端上；
[0009]它还包括准直透镜;所述准直透镜位于光纤出射光路上;光电探测器位于光纤出射光路上，并且，准直透镜位于光纤和光电探测器之间。
[0010]—种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置的传感方法，激光器发出的激光，经过光纤，由光纤悬臂梁的自由端射出；
[0011]由光纤悬臂梁自由端射出的激光经过准直透镜后形成平行光，平行光投射到光电探测器上；
[0012]当触球在接触被测物时，探针带动光纤悬臂梁发生偏移，通过光电探测器探测出入射到光电探测器上的平行光位置变化信息，完成传感。
[0013]本发明的有益效果是由于激光器发射出的激光经过准直透镜后形成平行光，因此，光电探测器和准直透镜的距离能够根据所需的位移放大倍率调整，同时结构简单、尺寸较小、探测精度高。
[0014]适用于微尺寸和大深径比内腔结构的高精度测量。
【附图说明】
[0015]图1为【具体实施方式】一所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置，它包括激光器1、光纤2、夹持器3、光电探测器6、探针7和触球8;
[0017]所述激光器I的发光口与光纤2的一端相连;激光器I用于发射激光，夹持器3固定在光纤2上，以光纤2被夹持器3固定的部分和光纤2的另一端作为两个端点的一段光纤构成光纤悬臂梁4，光纤悬臂梁4的另一端为自由端;夹持器3用于固定光纤悬臂梁4;
[0018]它还包括准直透镜5;所述准直透镜5位于光纤2出射光路上；光电探测器6位于光纤2出射光路上，并且，准直透镜5位于光纤2和光电探测器6之间；准直透镜5用于将光纤悬臂梁4自由端的出射光转换为平行光;光电探测器6用于探测出平行光的位置变化；
[0019]所述探针7的一端固定在光纤悬臂梁4中间部位，触球8固定在探针7的另一端上，触球8用于接触被测物。触球8用于控制被测物与探针7的接触位置，提高测量的准确性。
[0020]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置进一步限定，在本实施方式中，光纤2为单模光纤。
[0021]【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置进一步限定，在本实施方式中，探针7垂直于光纤悬臂梁4。
[0022]【具体实施方式】四:基于【具体实施方式】一所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置的传感方法，激光器I发出的激光，经过光纤2，由光纤悬臂梁4的自由?而射出；
[0023]由光纤悬臂梁4自由端射出的激光经过准直透镜5后形成平行光，平行光入射到光电探测器6上；
[0024]当触球8在接触被测物时，探针7带动光纤悬臂梁4发生偏移，通过光电探测器6探测出投射到光电探测器6上的平行光位置变化信息，完成传感。
【主权项】
1.一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置，它包括激光器(I)、光纤(2)、夹持器(3)、光电探测器(6)、探针(7)和触球(8); 所述激光器(I)的发光口与光纤(2)的一端相连;夹持器(3)固定在光纤(2)上，以光纤(2)被夹持器(3)固定的部分和光纤(2)的另一端作为两个端点的一段光纤构成光纤悬臂梁(4)，所述光纤(2)的另一端为自由端； 所述探针(7)的一端固定在光纤悬臂梁(4)中间部位，触球(8)固定在探针(7)的另一端上； 其特征在于，它还包括准直透镜(5);所述准直透镜(5)位于光纤(2)出射光路上;光电探测器(6)位于光纤(2)出射光路上，并且，准直透镜(5)位于光纤(2)和光电探测器(6)之间。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置，其特征在于:光纤(2)为单模光纤。3.根据权利要求1或2所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置，其特征在于:探针(7)垂直于光纤悬臂梁(4)。4.基于权利要求1所述的一种基于光纤出射光准直探测的组合悬臂梁探针传感装置的传感方法，激光器(I)发出的激光，经过光纤(2 )，由光纤悬臂梁(4)的自由端射出； 其特征在于，由光纤悬臂梁(4)自由端射出的激光经过准直透镜(5)后形成平行光，平行光入射到光电探测器(6)上； 当触球(8)在接触被测物时，探针(7)带动光纤悬臂梁(4)发生偏移，通过光电探测器(6)探测出投射到光电探测器(6)上的平行光位置变化信息，完成传感。
【文档编号】G01B11/00GK105841608SQ201610165130
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】邹丽敏, 张鹏, 倪赫, 谭久彬
【申请人】哈尔滨工业大学