一種基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位
[0002] 移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0003] 在精密直線位移測量領(lǐng)域，近年來國內(nèi)研制出了一種以時鐘脈沖作為位移測量基 準(zhǔn)的時柵傳感器。比如CN103591896A公開的一種基于交變光場的時柵直線位移傳感器，其 采用通過接收雙排柵面的透光光線形成兩路駐波信號，再由加法電路合成一路行波信號的 方式來實現(xiàn)直線位移的測量。這種時柵直線位移傳感器存在如下問題：（1)雙排柵面在加 工時難以保證柵面的一致性，在安裝上也難以保證兩排柵面的光場耦合強度一致，從而造 成兩路駐波信號振幅不一致，帶來測量誤差；（2)信號處理電路有四路光電轉(zhuǎn)換部分，要同 時控制四路信號相位為確定的關(guān)系也比較困難（四路光電轉(zhuǎn)換部分會因為元器件的差異 而導(dǎo)致相位發(fā)生偏移），這也會帶來測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，以對直 線位移進行精密測量，降低電路控制難度、安裝難度以及加工工藝難度，減小測量誤差。
[0005] 本發(fā)明所述的基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，包括發(fā)光元件、定 尺基體、動尺基體和光電探測器，發(fā)光元件、動尺基體和光電探測器同時移動，定尺基體固 定不動。
[0006] 所述發(fā)光元件安裝在定尺基體后方，發(fā)光元件由光源基體和大小相等且互不干擾 的n個光源體沿測量方向依次間隔排列構(gòu)成，n多3且為整數(shù)；n個光源體中分別通入頻率、 幅值相等，而相位變化的正弦激勵電信號驅(qū)動，形成n個互不干擾的光照區(qū)域（每個光照區(qū) 域內(nèi)的光強均勻分布，且按照正弦規(guī)律變化）；所述正弦激勵電信號的相位滿足：第m個光
【主權(quán)項】
1. 一種基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，包括發(fā)光元件（I)、定尺基體 (2)、動尺基體（3)和光電探測器（4)，其特征在于： 所述發(fā)光元件（1)安裝在定尺基體（2)后方，發(fā)光元件由光源基體（11)和大小相等 且互不干擾的η個光源體沿測量方向依次間隔排列構(gòu)成，η多3且為整數(shù)；η個光源體中 分別通入頻率、幅值相等，而相位變化的正弦激勵電信號驅(qū)動，形成η個互不干擾的光照 區(qū)域；所述正弦激勵電信號的相位滿足：第m個光源體中通入的正弦激勵電信號的相位
所述定尺基體（2)上沿測量方向設(shè)有一排均勻間隔分布且呈方形的定尺透光面（21)， 相鄰兩個定尺透光面的間距等于一個定尺透光面的寬度； 所述動尺基體（3)平行正對安裝在定尺基體（2)前方，動尺基體（3)上沿測量方向設(shè) 有η組動尺透光面，各組動尺透光面與各個光源體的對應(yīng)關(guān)系滿足：第m組動尺透光面在垂 直發(fā)光元件平面的方向與第m個光源體的光照區(qū)域?qū)?yīng)；各組動尺透光面的個數(shù)相同、大 小相等且都呈半正弦形，各組中相鄰兩個動尺透光面的間距等于一個動尺透光面的寬度， 一個動尺透光面的寬度等于一個定尺透光面的寬度，一個動尺透光面的高度小于一個定尺 透光面的高度；各組動尺透光面與定尺透光面（21)的對應(yīng)關(guān)系滿足：第m組動尺透光面沿 測量方向相對于定尺透光面錯開/ = 個定尺透光面的寬度； η 所述光電探測器（4)固定安裝在動尺基體（3)前方，光電探測器能同時接收到η組動 尺透光面的全部光通量，并轉(zhuǎn)換為電信號輸出； 發(fā)光元件（1)、光電探測器（4)和動尺基體（3) -起相對于定尺基體（2)移動，光電探 測器輸出反應(yīng)η組動尺透光面光通量變化的電信號，經(jīng)放大、隔離后轉(zhuǎn)換為電行波信號U。， 該電行波信號Utl與相位固定的同頻參考信號L分別整形后，由比相電路進行比相，兩路信 號的相位差由插補的高頻時鐘脈沖個數(shù)表示，再經(jīng)標(biāo)度變換得到動尺基體相對定尺基體的 直線位移值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，其特征在 于：所述光源體的個數(shù)和所述動尺透光面的組數(shù)η取值為4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，其特征 在于：所述的η個光源體都采用長條形的發(fā)光二極管陣列或者都采用長條形的半導(dǎo)體面光 源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，其特征 在于：所述光電探測器（4)為長條形光電池或者長條形光敏陣列。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于構(gòu)造運動光場的單排時柵直線位移傳感器，包括發(fā)光元件、定尺基體、動尺基體和光電探測器。發(fā)光元件由光源基體和大小相等的個光源體間隔排列構(gòu)成；個光源體中分別通入頻率、幅值相等，而相位變化的正弦激勵電信號驅(qū)動；定尺基體設(shè)有一排定尺透光面；動尺基體上設(shè)有組動尺透光面，分別與個光源體的光照區(qū)域?qū)?yīng)，各組動尺透光面與定尺透光面滿足特定的關(guān)系；光電探測器能同時接收到組動尺透光面的全部光通量，并轉(zhuǎn)換為電信號輸出。其能對直線位移進行精密測量，降低電路控制難度、安裝難度以及加工工藝難度，減小測量誤差。
【IPC分類】G01B11-02
【公開號】CN104655023
【申請?zhí)枴緾N201510072119
【發(fā)明人】劉小康, 付敏, 彭東林, 朱革, 蔣維濤, 昌馳
【申請人】重慶理工大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月11日