一种增量式小量程位移传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种增量式小量程位移传感器，该传感器包括激光束、两块反射镜间、分布式光电探测器和处理系统。运用该传感器，通过激光束在一组平行设置的两块反射镜间不断反射，最终照射到分布式光电探测器上，改变两块反射镜的间距，即会改变激光束的反射路径，分布式光电探测器上的探测部件一、探测部件二和探测部件三多次感应激光束，处理系统根据探测部件接收到激光束的次数以及探测部件间的间距处理得到一个探测值，这个探测值大于两块反射镜间距的真实改变值，处理系统能够通过这个探测值来计算出两块反射镜间距的真实改变值，该传感器结构简单，适用于被测物体位移变化的测量，测量可靠，精度较高，易于实现批量制造。
【专利说明】
一种増量式小量程位移传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及精密测量技术及仪器领域，特别涉及一种增量式小量程位移传感器。【背景技术】
[0002]位移传感器是一种常用的几何量传感器，在航空航天、工业生产、机械制造以及军事科学等很多领域中都有广泛的使用。位移的测量方式有很多种，较小位移(如小于lcm)通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，较大的位移(如大于lcm) 常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高(目前分辨率最高的可达到纳米级)、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。
[0003]光栅式传感器指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃尺或金属尺上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10?1〇〇线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。
[0004]光栅传感器由于光刻工艺的物理结构限制，造成其测量精度很难再有提升，无法满足越来越高的测量精度的需求，迫切需要开发一种结构简单，精度更高的传感器。【实用新型内容】
[0005]本实用新型的实用新型目的在于:针对现有技术存在的现有光栅传感器由于光刻工艺的物理结构限制，造成其测量精度很难再有提升，无法满足越来越高的测量精度的需求上述不足，提供一种增量式小量程位移传感器及测量方法，该传感器结构简单，适用于被测物体位移变化的测量，测量可靠，精度较高，易于实现批量制造。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]—种增量式小量程位移传感器，包括激光束、两块反射镜、分布式光电探测器和处理系统，所述分布式光电探测器设有固定间距的探测部件一、探测部件二和探测部件三，所述探测部件三设于所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间的任意位置，两块所述反射镜平行设置并且能够相对移动，所述激光束与分布式光电探测器相对设置在两块所述反射镜两端，所述激光束入射到其中一块所述反射镜上，经过两块所述反射镜交替反射后，出射到所述分布式光电探测器，并被所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应，所述处理系统用于计算处理所述探测部件一、探测部件二和探测部件三接收到所述激光束的次数和感光顺序。
[0008]由于所述探测部件一、探测部件二和探测部件三有固定的间距，通过所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应所述激光束的次数，并根据探测部件感光顺序判断其中一块反射镜相对另一块反射镜的位移方向，根据运动方向对所计次数进行加减处理，所述处理系统能够计算出所述激光束扫过所述探测部件一、探测部件二和探测部件三的运动方向和运动距离，所述运动距离即是所述处理系统通过所述探测部件一、探测部件二和探测部件三的感光次数计数与所述固定的间距获得，并对应两块所述反射镜距离的改变值。
[0009]采用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，通过所述激光束在一组平行设置的两块反射镜之中不断反射，最终照射到所述分布式光电探测器上，改变两块反射镜的间距，即会改变所述激光束的反射路径，所述分布式光电探测器上的所述探测部件一、 探测部件二和探测部件三多次感应所述激光束，所述处理系统根据所述探测部件一、探测部件二和探测部件三接收到所述激光束的次数和感光顺序以及探测部件间的所述间距处理得到一个探测距离值，这个探测距离值远远大于两块反射镜间距的真实改变值，所述处理系统能够通过这个探测距离值来计算出两块反射镜间距的真实改变值，该传感器结构简单，测量时，将其中一块所述反射镜与被测物体固定连接后，所述被测物体发生位移变化时，相应的会使两块所述反射镜的间距产生变化，通过测量两块所述反射镜的间距变化值， 可以反推得到所述被测物体的位移值，其适用于所述被测物体位移变化的测量，测量可靠， 精度$父尚，易于实现批量制造。
[0010]优选地，所述探测部件三设于所述探测部件一和探测部件二的直线连线的中点。
[0011]优选地，两块反射镜分别是固定反射镜和移动反射镜，所述移动反射镜通过一刚性件连接被测物体，移动所述被测物体，带动所述移动反射镜，改变了所述激光束的反射路径，所述处理系统根据所述探测部件一、探测部件二和探测部件三接收到所述激光束的次数以及所述探测部件一、探测部件二和探测部件三的所述间距，得出所述被测物体的位移。
[0012]采用这种结构设置，在所述被测物体移动时，带动与其连接的所述移动反射镜同时产生移动，改变了所述移动反射镜与固定反射镜的间距，所述移动反射镜发生位移前后的所述激光束第一次照射到所述固定反射镜上的反射路径不会改变，最终所述被测物体的位移值即所述移动反射镜的位移值被反映到所述分布式光电探测器上，这种只改变所述移动反射镜位移的结构方式能够使所述处理系统的处理算法简单化，同时简化传感器结构， 易于制造与使用。
[0013]优选地，还包括探测反射镜，所述探测反射镜设于所述分布式光电探测器一侧，用于将所述固定反射镜反射的所述激光束反射到所述分布式光电探测器上。[〇〇14]采用这种结构设置，能够使所述移动反射镜在发生位移过程中，将所述移动反射镜反射到所述探测反射镜的光反射出去，所述分布式光电探测器仅测量所述固定反射镜反射的所述激光束，避免所述激光束在边缘发生反射与直射同时存在造成的测量干扰。
[0015]优选地，还包括用于发射所述激光束的激光源。
[0016]作为进一步优选地，还包括壳体，所述激光源、固定反射镜、移动反射镜、探测反射镜和分布式光电探测器均位于所述壳体内，形成读数头，所述读数头设有安装孔或粘贴件。 [〇〇17]采用这种结构设置，所述读数头便于与所述被测物体或者相对静止的部件适配、 卡接或粘贴，方便拆装。[〇〇18]优选地，所述移动反射镜刚性连接至少一个连接件，所述连接件为刚性件，所述连接件伸出所述读数头外部。
[0019]优选地，所述分布式光电探测器还包括至少一个探测部件四，所述探测部件四设于所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间的任意位置。
[0020]采用这种结构设置，因为需要判断所述被测物体的位移方向，所述分布式光电探测器至少需三个探测部件才能在测量过程中辨别所述被测物体的位移方向，同时所述激光束最终停留在所述探测部件一和探测部件二这个闭区间内，所述探测部件一或探测部件二或探测部件三最后一次感应到所述激光束后，所述激光束再移动的微小量检测不出需要忽略，在所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间设置至少一个辅助性的所述探测部件四，能够细化所述探测部件一和探测部件二的测量区间，所述激光束最终的忽略量将更小， 可以进一步提高所述位移传感器的测量精度。
[0021]优选地，所述分布式光电探测器上的所述探测部件一、探测部件二、探测部件三和探测部件四采用的是一种对光点位置敏感的光电器件，可以测出光点的一维坐标的线状器件。
[0022]优选地，所述激光源、固定反射镜、移动反射镜、探测反射镜和分布式光电探测器的位置均可调。
[0023]优选地，所述位移传感器的量程为0-1_。
[0024]本实用新型还提供了一种增量式小量程位移传感器的测量方法，包括如以上任一所述的位移传感器，其测量方法包括以下步骤:
[0025]a、将被测物体通过一刚性件连接于所述移动反射镜；
[0026]b、发射一束激光束，所述激光束以一定角度入射在所述固定反射镜上，假设所述入射角为9,所述激光束经过所述固定反射镜和移动反射镜的连续反射后照射到所述分布式光电探测器上；
[0027]c、移动所述被测物体，带动所述移动反射镜同时移动，位移量值为X，同时所述激光束的反射路径变化，所述激光束被所述分布式光电探测器上的所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应，所述探测部件一和探测部件三的间距值为Y，所述探测部件三和探测部件二的间距值为Z，所述被测物体停止移动时，所述处理系统计算处理所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应到所述激光束的次数和感光顺序以及Y值或Z值，得出所述被测物体的所述位移量值X的值以及位移方向。
[0028]采用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的测量方法，所述移动反射镜通过一刚性件连接所述被测物体，其余部件的位置关系保持不变，所述激光束以入射角0 入射在所述固定反射镜上，然后通过多次反射最终照射到所述分布式光电探测器上，移动所述被测物体得到所述位移量值X，所述激光束的反射路径变化，所述被测物体停止移动时，所述探测部件一、探测部件二和探测部件三多次感应所述激光束，所述处理系统根据所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应到所述激光束的次数和感光顺序以及Y值或Z 值处理得到一个探测距离值以及所述被测物体的位移方向，这个探测距离值远远大于两块反射镜间距的所述位移量值X的值，所述处理系统能够通过这个探测距离值来计算出两块反射镜间距的所述位移量值X的值，该测量方法简单、可靠，操作方便，并且能够提高位移测量精度，可用于对所述被测物体的增量式位移变化进行测量。[〇〇29]作为进一步优选地，所述间距值Y等于所述间距值Z。
[0030]优选地，根据所述探测部件一、探测部件二和探测部件三的计数顺序进行所测位移方向的判断，如果计数顺序依次为所述探测部件一、探测部件三和探测部件二，则所测位移方向为接近所述固定反射镜的方向，如果计数顺序依次为所述探测部件二、探测部件三和探测部件一，则所测位移方向为远离所述固定反射镜的方向。
[0031]优选地，所述步骤c中，所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间设有至少一个探测部件四。
[0032]优选地，将所述步骤b中的所述激光束的入射角度0调小或者增加所述固定反射镜与移动反射镜的长度，可以提高位移测量精度。
[0033]采用这种方法，所述入射角0的值越小或者所述固定反射镜与移动反射镜的长度越长，所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应所述激光束的次数越多，所述处理系统根据所述探测距离值处理得到的所述位移量值X的值的精度更高。
[0034]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0035]1、运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，通过所述激光束在一组平行设置的两块反射镜之中不断反射，最终照射到所述分布式光电探测器上，改变两块反射镜的间距，即会改变所述激光束的反射路径，所述分布式光电探测器上的所述探测部件一、探测部件二和探测部件三多次感应所述激光束，所述处理系统根据所述探测部件一、探测部件二和探测部件三接收到所述激光束的次数和感光顺序以及探测部件间的所述间距处理得到一个探测距离值，这个探测距离值远远大于两块反射镜间距的真实改变值，所述处理系统能够通过这个探测距离值来计算出两块反射镜间距的真实改变值，该传感器结构简单，测量时，将其中一块所述反射镜与被测物体固定连接后，所述被测物体发生位移变化时，相应的会使两块所述反射镜的间距产生变化，通过测量两块所述反射镜的间距变化值， 可以反推得到所述被测物体的位移值，其适用于所述被测物体位移变化的测量，测量可靠， 精度$父尚，易于实现批量制造；
[0036]2、运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，所述移动反射镜通过一刚性件连接所述被测物体，其余部件的位置关系不变的情况下，使所述被测物体发生位移， 带动所述移动反射镜发生位移，采用这种结构设置，在所述被测物体移动时，带动与其连接的所述移动反射镜同时产生移动，改变了所述移动反射镜与固定反射镜的间距，所述移动反射镜发生位移前后的所述激光束第一次照射到所述固定反射镜上的反射路径不会改变， 最终所述被测物体的位移值即所述移动反射镜的位移值被反映到所述分布式光电探测器上，这种只改变所述移动反射镜位移的结构方式能够使所述处理系统的处理算法简单化， 同时简化传感器结构，易于制造与使用；
[0037]3、运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，还包括壳体，所述激光源、固定反射镜、移动反射镜、探测反射镜和分布式光电探测器均位于所述壳体内，形成读数头，所述读数头设有安装孔或粘贴件，采用这种结构设置，所述读数头便于与所述被测物体或者相对静止的部件适配、卡接或粘贴，方便拆装；
[0038]4、运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，所述分布式光电探测器还包括至少一个探测部件四，所述探测部件四设于所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间的任意位置，采用这种结构设置，因为需要判断所述被测物体的位移方向，所述分布式光电探测器至少需三个探测部件才能在测量过程中辨别所述被测物体的位移方向，同时所述激光束最终停留在所述探测部件一和探测部件二这个闭区间内，所述探测部件一或探测部件二或探测部件三最后一次感应到所述激光束后，所述激光束再移动的微小量检测不出需要忽略，在所述探测部件一和探测部件二的直线连线之间设置至少一个辅助性的所述探测部件四，能够细化所述探测部件一和探测部件二的测量区间，所述激光束最终的忽略量将更小，可以进一步提高所述位移传感器的测量精度；
[0039]5、运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的测量方法，所述移动反射镜通过一刚性件连接所述被测物体，其余部件的位置关系保持不变，所述激光束以入射角0入射在所述固定反射镜上，然后通过多次反射最终照射到所述分布式光电探测器上，移动所述被测物体得到所述位移量值X，所述激光束的反射路径变化，所述被测物体停止移动时，所述探测部件一、探测部件二和探测部件三多次感应所述激光束，所述处理系统根据所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应到所述激光束的次数和感光顺序以及Y值或Z 值处理得到一个探测距离值以及所述被测物体的位移方向，这个探测距离值远远大于两块反射镜间距的所述位移量值X的值，所述处理系统能够通过这个探测距离值来计算出两块反射镜间距的所述位移量值X的值，该测量方法简单、可靠，操作方便，并且能够提高位移测量精度，可用于对所述被测物体的增量式位移变化进行测量；
[0040]6、运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的测量方法，在所述步骤 b中所述入射角0的值越小或者所述固定反射镜与移动反射镜的长度越长，所述探测部件一、探测部件二和探测部件三感应所述激光束的次数越多，所述处理系统根据所述探测距离值处理得到的所述位移量值X的值的精度更高。【附图说明】[0041 ]图1为本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的原理侧视图；
[0042]图2为本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的结构侧视图；
[0043]图3为本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器测量时的侧视图。
[0044]图中标记:1-激光源，11-激光束，2-固定反射镜，3-移动反射镜，31-连接件，4-探测反射镜，5-分布式光电探测器，51-探测部件一，52-探测部件二，53-探测部件三，6-读数头，7-被测物体。【具体实施方式】
[0045]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0046]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[〇〇47] 实施例1
[0048]如图1-3所示，本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，包括激光束11、 两块反射镜、分布式光电探测器5和处理系统。
[0049]所述分布式光电探测器5设有固定间距的探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53,所述探测部件三53设于所述探测部件一 51和探测部件二52的直线连线之间的任意位置，两块所述反射镜平行设置并且能够相对移动，所述激光束11与分布式光电探测器5相对设置在两块所述反射镜两端，所述激光束11入射到其中一块所述反射镜上，经过两块所述反射镜交替反射后，出射到所述分布式光电探测器5,并被所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应，所述处理系统用于计算处理所述探测部件一 51、探测部件二52 和探测部件三53接收到所述激光束11的次数和感光顺序。
[0050]运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，通过所述激光束11在一组平行设置的两块反射镜之中不断反射，最终照射到所述分布式光电探测器5上，改变两块反射镜的间距，即会改变所述激光束11的反射路径，所述分布式光电探测器5上的所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53多次感应所述激光束11，所述处理系统根据所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53接收到所述激光束11的次数和感光顺序以及探测部件间的所述间距处理得到一个探测距离值，这个探测距离值远远大于两块反射镜间距的真实改变值，所述处理系统能够通过这个探测距离值来计算出两块反射镜间距的真实改变值，该传感器结构简单，测量时，将其中一块所述反射镜与被测物体固定连接后，所述被测物体发生位移变化时，相应的会使两块所述反射镜的间距产生变化，通过测量两块所述反射镜的间距变化值，可以反推得到所述被测物体的位移值，其适用于所述被测物体位移变化的测量，测量可靠，精度较高，易于实现批量制造。[〇〇51 ] 实施例2[〇〇52]如图1-3所示，本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器以及被测物体7， 所述传感器包括激光束11、固定反射镜2、移动反射镜3、分布式光电探测器5和处理系统。
[0053]所述被测物体7通过一刚性件连接所述移动反射镜3,所述分布式光电探测器5设有固定间距的探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53,所述探测部件三53设于所述探测部件一 51和探测部件二52的直线连线之间的任意位置，所述固定反射镜2与移动反射镜3平行设置，所述移动反射镜3能够与所述固定反射镜2相对移动，所述激光束11与分布式光电探测器5相对设置在所述固定反射镜2和移动反射镜3两端，所述激光束11入射到所述固定反射镜2上，经过所述移动反射镜3和固定反射镜2交替反射后，出射到所述分布式光电探测器5,并被所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应，所述处理系统用于计算处理所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53接收到所述激光束11的次数和感光顺序，移动所述被测物体7，带动所述移动反射镜3，改变了所述激光束11的反射路径， 所述处理系统根据所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53接收到所述激光束11 的次数和感光顺序以及探测部件间的所述间距，得出所述被测物体7的位移。[〇〇54]运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，所述移动反射镜3通过一刚性件连接所述被测物体7,其余部件的位置关系不变的情况下，使所述被测物体7发生位移，带动所述移动反射镜3发生位移，采用这种结构设置，在所述被测物体7移动时，带动与其连接的所述移动反射镜3同时产生移动，改变了所述移动反射镜3与固定反射镜2的间距， 所述移动反射镜3发生位移前后的所述激光束11第一次照射到所述固定反射镜2上的反射路径不会改变，最终所述被测物体7的位移值即所述移动反射镜3的位移值被反映到所述分布式光电探测器5上，这种只改变所述移动反射镜位移3的结构方式能够使所述处理系统的处理算法简单化，同时简化传感器结构，易于制造与使用。
[0055]实施例3
[0056]如图1-3所示，本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器以及被测物体7， 所述传感器包括激光源1、激光束11、固定反射镜2、移动反射镜3、探测反射镜4、分布式光电探测器5和处理系统，还包括壳体和连接件31。[〇〇57]所述激光束11通过激光源1发射得到，所述激光源1、固定反射镜2、移动反射镜3、 连接件31、探测反射镜4和分布式光电探测器5均位于所述壳体内，形成读数头6,所述读数头6设有安装孔或粘贴件，所述移动反射镜3连接所述连接件31，所述连接件31为刚性件，所述连接件31伸出所述读数头6外部连接所述被测物体7,所述分布式光电探测器5设有固定间距的探测部件一 51和、探测部件二52和探测部件三53,所述探测部件三53设于所述探测部件一 51和探测部件二52的直线连线之间的任意位置，所述固定反射镜2与移动反射镜3平行设置，所述移动反射镜3能够与所述固定反射镜2相对移动，所述激光束11与分布式光电探测器5相对设置在所述固定反射镜2和移动反射镜3两端，所述激光束11入射到所述固定反射镜2上，经过所述移动反射镜3和固定反射镜2交替反射，所述探测反射镜4设于所述分布式光电探测器5—侧，所述探测反射镜4用于将所述固定反射镜2反射的所述激光束11反射到所述分布式光电探测器5上，并被所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应，所述处理系统用于计算处理所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53接收到所述激光束11的次数和感光顺序，移动所述被测物体7，带动所述移动反射镜3，改变了所述激光束11的反射路径，所述处理系统根据所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三 53接收到所述激光束11的次数和感光顺序以及探测部件间的所述间距，得出所述被测物体 7的位移。[〇〇58]运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，还包括壳体，所述激光源 1、固定反射镜2、移动反射镜3、连接件31、探测反射镜4和分布式光电探测器5均位于所述壳体内，形成读数头6,所述读数头6设有安装孔或粘贴件，采用这种结构设置，所述读数头6便于与所述被测物体7或者相对静止的部件适配、卡接或粘贴，方便拆装；同时设置所述探测反射镜4，能够使所述移动反射镜3在发生位移过程中，将所述移动反射镜3反射到所述探测反射镜4的光反射出去，所述分布式光电探测器5仅测量所述固定反射镜2反射的所述激光束11，避免所述激光束11在边缘发生反射与直射同时存在造成的测量干扰。
[0059] 实施例4[〇〇6〇]如图1-3所示，本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器以及被测物体7， 所述传感器包括激光源1、激光束11、固定反射镜2、移动反射镜3、探测反射镜4、分布式光电探测器5和处理系统，还包括壳体和连接件31。
[0061]与实施例3不同之处在于，所述分布式光电探测器5还包括至少一个探测部件四， 所述探测部件四设于所述探测部件一 51和探测部件二52的直线连线之间的任意位置。 [〇〇62]作为本实施例的一种优选方案，所述探测部件三53和探测部件一 51之间设有一个所述探测部件四，所述探测部件三53和探测部件二52之间设有另一个所述探测部件四。
[0063]运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器，所述分布式光电探测器5 还包括至少一个探测部件四，所述探测部件四设于所述探测部件一51和探测部件二52的直线连线之间的任意位置，采用这种结构设置，因为需要判断所述被测物体7的位移方向，所述分布式光电探测器5至少需三个探测部件才能在测量过程中辨别所述被测物体7的位移方向，同时所述激光束11最终停留在所述探测部件一51和探测部件二52这个闭区间内，所述探测部件一 51或探测部件二52或探测部件三53最后一次感应到所述激光束11后，所述激光束11再移动的微小量检测不出需要忽略，在所述探测部件一 51和探测部件二52的直线连线之间设置至少一个辅助性的所述探测部件四，能够细化所述探测部件一51和探测部件二 52的测量区间，所述激光束11最终的忽略量将更小，可以进一步提高所述位移传感器的测量精度。
[0064]实施例5
[0065] 如图1-3所示，本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的测量方法，包括如实施例4中的位移传感器，其测量方法包括以下步骤:
[0066]a、将被测物体7通过一刚性件连接于所述移动反射镜3;[〇〇67] b、发射一束激光束11，所述激光束11以一定角度入射在所述固定反射镜2上，假设所述入射角为9,所述激光束11经过所述固定反射镜2和移动反射镜3的连续反射后照射到所述分布式光电探测器5上；
[0068] c、移动所述被测物体7,带动所述移动反射镜3同时移动，位移量值为X，同时所述激光束11的反射路径变化，所述激光束11被所述分布式光电探测器5上的所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应，所述探测部件一 51和探测部件三53的间距值为Y， 所述探测部件三53和探测部件二52的间距值为Z，所述被测物体7停止移动时，所述处理系统计算处理所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应到所述激光束11的次数和感光顺序以及Y值或Z值，得出所述被测物体7的所述位移量值X的值以及位移方向。[〇〇69]根据所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53的计数顺序进行所测位移方向的判断，如果计数顺序依次为所述探测部件一51、探测部件三53和探测部件二52，则所测位移方向为接近所述固定反射镜2的方向，如果计数顺序依次为所述探测部件二52、探测部件三53和探测部件一 51，则所测位移方向为远离所述固定反射镜2的方向。
[0070]运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的测量方法，所述移动反射镜3通过一刚性件连接所述被测物体7,其余部件的位置关系保持不变，所述激光束11以入射角9入射在所述固定反射镜2上，然后通过多次反射最终照射到所述分布式光电探测器5 上，移动所述被测物体7得到所述位移量值X，所述激光束11的反射路径变化，所述被测物体 7停止移动时，所述探测部件一51、探测部件二52和探测部件三53多次感应所述激光束11， 所述处理系统根据所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应到所述激光束11 的次数和感光顺序以及Y值或Z值处理得到一个探测距离值以及所述被测物体7的位移方向，这个探测距离值远远大于两块反射镜间距的所述位移量值X的值，所述处理系统能够通过这个探测距离值来计算出两块反射镜间距的所述位移量值X的值，该测量方法简单、可靠，操作方便，并且能够提高位移测量精度，可用于对所述被测物体7的增量式位移变化进行测量。
[0071]作为本实施例进一步的优选方案，所述间距值Y等于所述间距值Z。
[0072]作为本实施例的一种优选方案，将所述步骤b中的所述激光束11的入射角度0调小或者增加所述固定反射镜2与移动反射镜3的长度，可以提高位移测量精度。
[0073]运用本实用新型所述的一种增量式小量程位移传感器的测量方法，在所述步骤b 中所述入射角9的值越小或者所述固定反射镜2与移动反射镜3的长度越长，所述探测部件一 51、探测部件二52和探测部件三53感应所述激光束11的次数越多，所述处理系统根据所述探测距离值处理得到的所述位移量值X的值的精度更高。
[0074]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，包括激光束(11)、两块反射镜、分布式 光电探测器(5)和处理系统，所述分布式光电探测器(5)设有固定间距的探测部件一(51)、 探测部件二(52)和探测部件三(53)，所述探测部件三(53)设于所述探测部件一 (51)和探测 部件二(52)的直线连线之间的任意位置，两块所述反射镜平行设置并且能够相对移动，所 述激光束(11)与分布式光电探测器(5)相对设置在两块所述反射镜两端，所述激光束(11) 入射到其中一块所述反射镜上，经过两块所述反射镜交替反射后，出射到所述分布式光电 探测器(5)，并被所述探测部件一 (51)、探测部件二(52)和探测部件三(53)感应，所述处理 系统用于计算处理所述探测部件一 (51)、探测部件二(52)和探测部件三(53)接收到所述激 光束(11)的次数和感光顺序。2.根据权利要求1所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，两块反射镜分别 是固定反射镜(2)和移动反射镜(3)，所述移动反射镜(3)通过一刚性件连接被测物体(7)， 移动所述被测物体(7)，带动所述移动反射镜(3)，改变了所述激光束(11)的反射路径，所述 处理系统根据所述探测部件一 (51)、探测部件二(52)和探测部件三(53)接收到所述激光束 (11)的次数以及所述探测部件一 (51)、探测部件二(52)和探测部件三(53)的所述间距，得 出所述被测物体(7)的位移。3.根据权利要求2所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，还包括探测反射 镜(4)，所述探测反射镜(4)设于所述分布式光电探测器(5)—侧，用于将所述固定反射镜(2)反射的所述激光束(11)反射到所述分布式光电探测器(5)上。4.根据权利要求3所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，还包括用于发射 所述激光束(11)的激光源(1)。5.根据权利要求4所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，还包括壳体，所 述激光源(1)、固定反射镜(2)、移动反射镜(3)、探测反射镜(4)和分布式光电探测器(5)均 位于所述壳体内，形成读数头(6)。6.根据权利要求5所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，所述移动反射镜(3)刚性连接至少一个连接件(31 )，所述连接件(31)为刚性件，所述连接件(31)伸出所述读 数头(6)外部。7.根据权利要求1所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，所述分布式光电 探测器(5)还包括至少一个探测部件四，所述探测部件四设于所述探测部件一(51)和探测 部件二(52)的直线连线之间的任意位置。8.根据权利要求7所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，所述探测部件一 (51)、探测部件二(52)、探测部件三(53)和探测部件四为一种对光点位置敏感的光电器件， 可以测出光点的一维坐标的线状器件。9.根据权利要求4所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，所述激光源(1)、 固定反射镜(2)、移动反射镜(3)、探测反射镜(4)和分布式光电探测器(5)的位置均可调。10.根据权利要求1-9任一所述的一种增量式小量程位移传感器，其特征在于，所述位 移传感器的量程为〇-1_。
【文档编号】G01B11/02GK205619888SQ201620460586
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】张白, 潘俊涛
【申请人】北方民族大学