本實(shí)用新型涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

在工程結(jié)構(gòu)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中，位移測(cè)量裝置已被廣泛的使用。通過(guò)測(cè)試結(jié)構(gòu)有關(guān)部位的位移，可以了解其在荷載作用下的應(yīng)力分布情況及內(nèi)力情況，從而了解結(jié)構(gòu)的性能及承載能力等。

在傳統(tǒng)的位移測(cè)量裝置中，都設(shè)置有位移傳感器。常見(jiàn)的位移傳感器包括：線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）、電渦流位移傳感器、磁致伸縮位移傳感器、容柵位移傳感器、磁柵位移傳感器、磁阻位移傳感器、光柵位移傳感器等。這些常見(jiàn)的位移傳感器針對(duì)低速、小位移的測(cè)量中都表現(xiàn)出良好的性能，測(cè)試準(zhǔn)確度、可靠性都較高。但是，這些常見(jiàn)的位移傳感器卻不能勝任高速（大于20m/s）、大位移（大于1m）的測(cè)試領(lǐng)域。因此，如何對(duì)高速位移進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，是目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種位移測(cè)量裝置，用以解決高速位移的測(cè)量問(wèn)題，擴(kuò)大位移測(cè)試裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種位移測(cè)量裝置，包括：第一光電傳感器和第二光電傳感器，所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器相對(duì)位置固定不變，且所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器的信號(hào)相位相差90°；第一處理模組，連接所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器，用于將所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行整合處理，并轉(zhuǎn)換成一方向信號(hào)和一步進(jìn)信號(hào)；第二處理模組，連接所述第一處理模組，用于將所述步進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一位移模擬信號(hào)。

優(yōu)選的，所述第一處理模組包括：比較器單元，連接所述第一光電傳感器和第二光電傳感器，用以將所述第一光電傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號(hào)，并將所述第二光電傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號(hào)；組合邏輯單元，連接所述比較器單元，用于將所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整合處理，并轉(zhuǎn)換成一方向信號(hào)和一步進(jìn)信號(hào)。

優(yōu)選的，所述比較器單元包括第一比較器和第二比較器，所述第一比較器連接所述第一光電傳感器，用于將所述第一光電傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號(hào)；所述第二比較器連接所述第二光電傳感器，用于將所述第二光電傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號(hào)。

優(yōu)選的，所述組合邏輯單元包括第一邏輯組、第二邏輯組和第三邏輯組，且所述第一邏輯組連接所述第二邏輯組，所述第二邏輯組連接所述第三邏輯組。

優(yōu)選的，所述第二處理模組包括：微控制單元，連接所述組合邏輯單元，用于記錄累加所述步進(jìn)信號(hào)；轉(zhuǎn)換器，連接所述微控制單元，用于將累加的步進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移模擬信號(hào)。

優(yōu)選的，所述微控制單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計(jì)算器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器同時(shí)連接所述第一傳感器和所述第二傳感器，用于采集所述第一光電轉(zhuǎn)換器和所述第二光電轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)，并分別轉(zhuǎn)換成第三數(shù)字信號(hào)和第四數(shù)字信號(hào)；所述計(jì)算器連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于計(jì)算所述第三數(shù)字信號(hào)和所述第四數(shù)字信號(hào)的中間值，得到中值電平；所述第二處理模組還包括電阻單元，所述電阻單元將所述中值電平輸出作為所述比較器單元的基準(zhǔn)電壓。

優(yōu)選的，所述電阻單元包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻，且所述第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻共同連接所述比較器單元；所述中值電平分別經(jīng)所述第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻輸出至所述比較器單元。

優(yōu)選的，所述第二處理模組還包括低通濾波器，所述低通濾波器連接所述轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所述位移模擬信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理。

優(yōu)選的，所述位移測(cè)量裝置還包括紙帶，所述紙帶具有多個(gè)寬度相等的條紋，所述條紋包括相互間隔排列的黑條紋和白條紋。

優(yōu)選的，所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器分別對(duì)準(zhǔn)所述紙帶，且所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器的位置相差N+0.5個(gè)條紋寬度，N為正整數(shù)。

本實(shí)用新型提供的位移測(cè)量裝置，通過(guò)設(shè)置第一光電傳感器和第二光電傳感器，利用光電傳感器可以高速工作的特定，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速位移的測(cè)量，擴(kuò)大了所述位移測(cè)量裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

附圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的位移測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的第一處理模組的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的第二處理模組的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的位移測(cè)量裝置電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的位移測(cè)量裝置的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

本具體實(shí)施方式提供了一種位移測(cè)量裝置，附圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的位移測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，附圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的位移測(cè)量裝置電路結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本具體實(shí)施方式所述的位移測(cè)量裝置包括：第一光電傳感器11、第二光電傳感器12、第一處理模組13和第二處理模組14。

在所述位移測(cè)量裝置中，所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12的相對(duì)位置固定不變，且所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12的信號(hào)相位相差90°。所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12可以為包括光電二極管的傳感器，如圖4所示，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，第一光電二極管U2和第二光電二極管U3可以采用如圖所示的方式進(jìn)行連接。附圖4的連接方式只是示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要以其他方式連接所述第一光電二極管的U2和所述第二光電二極管U3，只要確保兩個(gè)光電二極管之間的信號(hào)相位差為90°即可。

如圖1所示，所述第一處理模組13，連接所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12，用于將所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行整合處理，并轉(zhuǎn)換成一方向信號(hào)和一步進(jìn)信號(hào)。

附圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的第一處理模組的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，為了將所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成與位移相關(guān)的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的準(zhǔn)確測(cè)量，優(yōu)選的，如圖2所示，所述第一處理模組13包括：比較器單元131和組合邏輯單元132。所述比較器單元131，連接所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12，用以將所述第一光電傳感器11輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號(hào)，并將所述第二光電傳感器12輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號(hào)；所述組合邏輯單元132，連接所述比較器單元131，用于將所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整合處理，并轉(zhuǎn)換成一方向信號(hào)和一步進(jìn)信號(hào)。如圖4所示，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，所述比較器單元131可以包括至少一個(gè)運(yùn)算放大器。為了提高運(yùn)算效率，優(yōu)選的，如圖2所示，所述比較器單元131包括第一比較器1311和第二比較器1312，所述第一比較器1311連接所述第一光電傳感器11，用于將所述第一光電傳感器11輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號(hào)；所述第二比較器1312連接所述第二光電傳感器12，用于將所述第二光電傳感器12輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號(hào)。更優(yōu)選的，所述第一比較器1311和所述第二比較器1312可以分別包括一運(yùn)算放大器。如圖4中所示，所述比較器單元131包括第一運(yùn)算放大器U4B和第二運(yùn)算放大器U4A，所述第一運(yùn)算放大器U4B用于將所述第一光電二極管U2輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號(hào)，所述第二運(yùn)算放大器U4A用于將所述第二光電二極管U3輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號(hào)。

優(yōu)選的，如圖2所示，所述組合邏輯單元132包括第一邏輯組1321、第二邏輯組1322和第三邏輯組1323，且所述第一邏輯組1321連接所述第二邏輯組1322，所述第二邏輯組1322連接所述第三邏輯組1323。為了提高運(yùn)算效率及運(yùn)算的準(zhǔn)確度，如圖4所示，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，所述第一邏輯組1321包括第一觸發(fā)器U5B與第二觸發(fā)器U5A，且所述第二觸發(fā)器U5A與所述第二運(yùn)算放大器U4A連接，所述第一觸發(fā)器U5B與所述第一運(yùn)算放大器U4B連接；所述第二邏輯組1322包括第一異或門(mén)U6A、第二異或門(mén)U6B、第三異或門(mén)U6C和第四異或門(mén)U6D；所述第三邏輯組1323包括第一與非門(mén)U7A、第二與非門(mén)U7B、第三與非門(mén)U7C和第四與非門(mén)U7D。所述第一運(yùn)算放大器U4B輸出的第一數(shù)字信號(hào)經(jīng)所述第一觸發(fā)器U5B處理后傳輸至所述第二異或門(mén)U6B，所述第二運(yùn)算放大器U4A輸出的第二數(shù)字信號(hào)經(jīng)所述第二觸發(fā)器U5A處理后傳輸至所述第一異或門(mén)U6A，而經(jīng)所述第一異或門(mén)U6A和第二異或門(mén)U6B處理后的信號(hào)進(jìn)行整合，通過(guò)所述第二與非門(mén)U7B計(jì)算后從端口P3.3輸出一方向信號(hào)；同時(shí)，所述第一運(yùn)算放大器U4B輸出的第一數(shù)字信號(hào)和所述第二運(yùn)算放大器U4A輸出的第二數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸入所述第三異或門(mén)U6C，依次經(jīng)所述第三異或門(mén)U6C、第四異或門(mén)U6D、第四與非門(mén)U7D、第三與非門(mén)U7C運(yùn)算處理后，從端口P3.2輸出一步進(jìn)信號(hào)。

所述第二處理模組14，連接所述第一處理模組13，用于將所述步進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一位移模擬信號(hào)。

附圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的第二處理模組的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，為了將所述第一處理模組13輸出的步進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移模擬信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的準(zhǔn)確測(cè)量，優(yōu)選的，如圖3所示，所述第二處理模組14包括：微控制單元141，連接所述組合邏輯單元132，用于記錄累加所述步進(jìn)信號(hào)；轉(zhuǎn)換器142，連接所述微控制單元141，用于將累加的步進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移模擬信號(hào)。如圖4所示，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，所述微控制單元141可以包括一微處理器U9，所述轉(zhuǎn)換器142可以為一處理器U10，所述微處理器U9對(duì)所述步進(jìn)信號(hào)進(jìn)行累加，所述處理器U10將累加的步進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一位移模擬信號(hào)。

為了對(duì)所述比較器單元131的電壓進(jìn)行校準(zhǔn)，從而挑高位移測(cè)量的準(zhǔn)確度，如圖3所示，優(yōu)選的，所述微控制單元141包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器1411和計(jì)算器1412，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器1411用于采集所述第一光電轉(zhuǎn)換器11和所述第二光電轉(zhuǎn)換器12的模擬信號(hào)，并分別轉(zhuǎn)換成第三數(shù)字信號(hào)和第四數(shù)字信號(hào)；所述計(jì)算器1412用于計(jì)算所述第三數(shù)字信號(hào)和所述第四數(shù)字信號(hào)的中間值，得到中值電平；所述第二處理模組14還包括電阻單元144，所述電阻單元144將所述中值電平輸出作為所述比較器單元131的基準(zhǔn)電壓。優(yōu)選的，所述電阻單元144包括第一電阻1441、第二電阻1442、第三電阻1443和第四電阻1444，且所述第一電阻1441、第二電阻1442、第三電阻1443和第四電阻1444共同連接至所述比較器單元131；所述中值電平分別經(jīng)所述第一電阻1441、第二電阻1442、第三電阻1443、第四電阻1444輸出至所述比較器單元131。如圖4所示，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，所述第一電阻1441可以為第一定值電阻R1、所述第二電阻1442可以為第二定值電阻R4、所述第三電阻1443可以為第三定值電阻R3、所述第四電阻1444可以為第四定值電阻R12，所述中值電平可以分別經(jīng)所述第一定值電阻R1和第二定值電阻R4輸出至所述第二運(yùn)算放大器U4A，所述中值電平也可以分別經(jīng)所述第三定值電阻R3和所述第四定值電阻R12傳輸至所述第一運(yùn)算放大器U4B，以作為所述第一運(yùn)算放大器U4B和所述第二運(yùn)算放大器U4A的基準(zhǔn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述位移測(cè)量裝置的電壓校準(zhǔn)。

為了提高所述位移測(cè)量的準(zhǔn)確度，優(yōu)選的，所述第二處理模組14還包括低通濾波器143，所述低通濾波器143連接所述轉(zhuǎn)換器142，用于對(duì)所述位移模擬信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理。如圖4所示，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，所述低通濾波器143包括第三運(yùn)算放大器U11B和第四運(yùn)算放大器U11A，從所述處理器U10輸出的位移模擬信號(hào)，經(jīng)所述第三運(yùn)算放大器U11B和所述第四運(yùn)算放大器U11A運(yùn)算處理后，除去了高頻干擾。

如圖1所示，優(yōu)選的，本具體實(shí)施方式的所述位移測(cè)量裝置還包括紙帶15，所述紙帶15具有多個(gè)寬度相等的條紋，所述條紋包括相互間隔排列的黑條紋151和白條紋152。更優(yōu)選的，所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12分別對(duì)準(zhǔn)所述紙帶15，且所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12的位置相差N+0.5個(gè)條紋寬度，其中，N為正整數(shù)。在采用所述位移測(cè)量裝置對(duì)一待測(cè)物進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，所述紙帶15與所述待測(cè)物連接，待測(cè)物的移動(dòng)帶動(dòng)所述紙帶15的移動(dòng)，因而反射光會(huì)隨著條紋紙帶的移動(dòng)而變化，所述第一光電傳感器11和所述第二光電傳感器12的輸出電流也會(huì)隨之變化，通過(guò)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，就可以得到位移量。

本實(shí)用新型提供的位移測(cè)量裝置，通過(guò)設(shè)置第一光電傳感器和第二光電傳感器，利用光電傳感器可以高速工作的特定，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速位移的測(cè)量，擴(kuò)大了所述位移測(cè)量裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。