專利名稱：光學微位移傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于以采用光學方法為特征的計量設備技術領域，具體涉及到專用于物體移動時計量其長度或寬度。
接觸式微位移傳感器的測量精度高，可達幾微米，已在生產中得到推廣使用，如光柵尺、容柵尺等，但由于該傳感器必須與被測的物體或部件接觸，對于旋轉體、高溫體以及特殊環(huán)境下運轉的部件或設備無法進行使用，如高速旋轉的渦輪、高溫器件等。
非接觸式傳感器可測量特殊環(huán)境下運轉部件或設備的所測數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的非接觸式傳感器有電渦流式、電磁式傳感器。電渦流式傳感器具有測量精度高優(yōu)點，可達到幾微米，要求被測物體表面必須是金屬面，非金屬面不能使用，對電磁干擾的影響比較大。電磁式傳感器的測量精度很低，達不到微米級，受電磁干擾的影響很大，要求與被測量物體表面的距離較小。
目前使用的光學傳感器有光導纖維傳感器、光電傳感器等，光導纖維傳感器的測量范圍很小，一般不超過5毫米，對于測量范圍很大的設備以及部件，很不適用，對被測物體表面的平整度和光潔度要求較高，通常在接近鏡面光潔度的情況下才可以使用，對于粗糙面精度很低，而且對光源的穩(wěn)定度要求很高。三角法激光測距儀上使用的光電傳感器主要用于幾十米以上遠距離測量，測量精度很低。激光干涉儀上使用的CCD傳感器測量精度高，可達到光波的波長級，測量范圍為幾毫米，其主要缺點是所要求的光源一定是干涉光，不能使用普通光源，而且還要求系統(tǒng)穩(wěn)定、不動，通常在光學平臺上測量，不適用現(xiàn)場測量。
本實用新型的目的在于克服上述傳感器的缺點，提供一種測量精度高、測量范圍大、適用范圍廣、不產生物理陰影、可用于旋轉部件的光學微位移傳感器。
為達到上述目的本實用新型采用的解決方案是它包括鏡筒，設置在鏡筒內一端表面鍍有增透膜的凸透鏡、另一端的干涉條紋接收器。它包括設置在凸透鏡與干涉條紋接收器之間表面鍍有增透膜、且相互隔離的左偏振片和右偏振片。它包括設置在左偏振片與右偏振片之間表面鍍有增透膜的雙折射晶體。它包括設置在鏡筒上的發(fā)光器件。它還包括設置在凸透鏡與左偏振片之間安裝在支架上與發(fā)光器件的光軸成30°～60°夾角的反射鏡。
本實用新型的凸透鏡表面、雙折射晶體軸向端面、左偏振片以及右偏振片表面鍍的增透膜為5～15層氟化鎂。本實用新型的雙折射晶體為圓柱體或橫截面至少為四邊形的棱柱體。本實用新型的發(fā)光器件為激光器或發(fā)光二極管。
本實用新型凸透鏡的曲率半徑為2.6～26mm。
本實用新型的左偏振片和右偏振片也可以是聚合物薄片。
本實用新型與接觸式傳感器、非接觸式傳感器、光導纖維等光學傳感器相比，具有測量精度高、測量范圍大、不產生物理陰影等優(yōu)點，可用于需測量微位移的傳感器，也可用于測量旋轉部件的傳感器。


圖1是本實用新型一個實施例的結構示意圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限于這些實施例。
在圖1中，本實施例由鏡筒 1、凸透鏡 2、激光器 3、左偏振片 4、雙折射晶體 5、右偏振片 6、干涉條紋接收器 7、支架 8、反射鏡 9、偏振片擋圈 10、透鏡擋圈11聯(lián)接構成。在鏡筒1的左端用透鏡擋圈11固定安裝有凸透鏡2、右端通過螺紋聯(lián)接有干涉條紋接收器7，凸透鏡2的曲率半徑為14mm，凸透鏡2的鏡面上真空鍍有10層氟化鎂增透膜。本實施例的干涉條紋接收器7采用電荷耦合探測器(CCD)，干涉條紋接收器7將光信號轉換成電信號輸出。在凸透鏡2與干涉條紋接收器7之間左側用偏振片擋圈10固定安裝有左偏振片4、右側安裝有右偏振片6，左偏振片4和右偏振片6的表面真空鍍有10層氟化鎂增透膜。在左偏振片4與右偏振片6之間安裝有雙折射晶體5，雙折射晶體5的形狀為圓柱體，其厚度為8mm，在雙折射晶體5的兩軸向端面真空鍍有10層氟化鎂增透膜。在鏡筒1上安裝有激光器3，激光器3為發(fā)光器件。在凸透鏡2與左偏振片4之間的鏡筒1上安裝有支架8，支架8的頂端用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有反射鏡9，反射鏡9的鏡面上真空鍍有10層氟化鎂增透膜，反射鏡9與激光器3的光軸夾角為45°，反射鏡9可將激光器3的激光反射到被測目標上。
設計人給出了本實用新型第二個實施例。在本實施例中，凸透鏡2的曲率半徑為2.6mm，在凸透鏡2的鏡面上真空鍍有5層氟化鎂增透膜，左偏振片4和右偏振片6左右兩端面上真空鍍有5層氟化鎂增透膜。雙折射晶體5為四棱柱體，其厚度為5mm，雙折射晶體5的左右兩端面真空鍍有5層氟化鎂增透膜。鏡筒1上的發(fā)光器件采用激光器3，激光器3的光軸與凸透鏡2的光軸相互垂直，反射鏡9與激光器3的光軸夾角為30°，在反射鏡9的鏡面上真空鍍有5層氟化鎂增透膜。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關系與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型第三個實施例。在本實施例中，凸透鏡2的曲率半徑為26mm，在凸透鏡2的鏡面上真空鍍有15層氟化鎂增透膜，左偏振片4和右偏振片6左右兩端面上真空鍍有15層氟化鎂增透膜。雙折射晶體5為六棱柱體，其厚度為10mm，雙折射晶體5的左右兩端面真空鍍有15層氟化鎂增透膜。鏡筒1上的發(fā)光器件采用激光器3，激光器3的光軸與凸透鏡2的光軸相互垂直，反射鏡9與激光器3的光軸夾角為60°，在反射鏡9的鏡面上真空鍍有15層氟化鎂增透膜。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關系與第一個實施例相同。
設計人給出了本實用新型第四個實施例。在以上第一至第三個實施例中的左偏振片4和右偏振片6為聚合物薄片。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關系與其相應的實施例相同。
設計人給出了本實用新型第五個實施例。在以上第一至第三個實施例中，在鏡筒1上設置的發(fā)光器件采用發(fā)光二極管，也可采用其它點光源。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關系與其相應的實施例相同。
根據(jù)上述原理，還可設計出另外一種具體結構的光學微位移傳感器。
本實用新型的工作原理如下由激光器3發(fā)出的光照射到反射鏡9上反射到被測目標上，反射或散射光經凸透鏡2、左偏振片4進入雙折射晶體5，分成o光和e光兩束光，o光和e光在雙折射晶體5內分別以不同的速度傳播，從雙折射晶體5出來后光的波面具有不同的相位，以偏角交叉的狀態(tài)出射，進入右偏振片6，右偏振片6使經過一次分束的光線再次相遇并產生干涉條紋，干涉條紋的疏密包含著距離信息，干涉條紋接收器7將干涉條紋接收器的距離信息轉換成電信號輸出到計算機進行數(shù)據(jù)處理，計算出被測目標的位移數(shù)據(jù)。
權利要求1.一種光學微位移傳感器，其特征在于它包括鏡筒[1]，設置在鏡筒[1]內一端表面鍍有增透膜的凸透鏡[2]、另一端的干涉條紋接收器[7]；設置在凸透鏡[2]與干涉條紋接收器[7]之間表面鍍有增透膜、且相互隔離的左偏振片[4]和右偏振片[6]；設置在左偏振片[4]與右偏振片[6]之間表面鍍有增透膜的雙折射晶體[5]；設置在鏡筒[1]上的發(fā)光器件；它還包括設置在凸透鏡[2]與左偏振片[4]之間安裝在支架[8]上與發(fā)光器件的光軸成30°～60°夾角的反射鏡[9]。
2.按照權利要求1所述的光學微位移傳感器，其特征在于所說凸透鏡[2]表面、雙折射晶體[5]軸向端面、左偏振片[4]以及右偏振片[6]表面鍍的增透膜為5～15層氟化鎂；所說的雙折射晶體[5]為圓柱體或橫截面至少為四邊形的棱柱體；所說的發(fā)光器件為激光器[3]或發(fā)光二極管。
3.按照權利要求1或2所述的光學微位移傳感器，其特征在于所說凸透鏡[2]的曲率半徑為2.6～26mm。
4.按照權利要求1或2所述的光學微位移傳感器，其特征在于所說的左偏振片[4]和右偏振片[6]也可以是聚合物薄片。
專利摘要一種光學微位移傳感器，它包括鏡筒，設置在鏡筒內一端表面鍍有增透膜的凸透鏡、另一端的干涉條紋接收器，設置在凸透鏡與干涉條紋接收器之間表面鍍有增透膜的左偏振片和右偏振片、左偏振片與右偏振片之間表面鍍有增透膜的雙折射晶體、鏡筒上的發(fā)光器、凸透鏡與左偏振片之間安裝在支架上與發(fā)光器件的光軸成30°～60°夾角的反射鏡。它具有測量精度高、測量范圍大、不產生物理陰影等優(yōu)點，可用于需測量微位移的傳感器。
文檔編號G01D5/26GK2524216SQ01240438
公開日2002年12月4日 申請日期2001年5月23日 優(yōu)先權日2001年5月23日
發(fā)明者賀正權, 李育林 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所