CN102679884A

CN102679884A - 一种防爆式光栅位移传感器

Info

Publication number: CN102679884A
Application number: CN2012101422938A
Authority: CN
Inventors: 谭进; 陶玉玲; 赵红利
Original assignee: Chengdu Yuanheng Precision Measure & Control Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Yuanheng Precision Measure & Control Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: CN102679884B

Abstract

本发明公开了一种防爆式光栅位移传感器，该防爆式光栅位移传感器包括测头、测杆、标尺光栅、指示光栅、光电转换装置、光源和四路光纤传输系统，光源采用激光二级管，光电转换装置包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路和计算处理电路，光电转换装置通过四路光纤传输系统安装在远离易爆测试现场的区域，每路光纤传输系统包括发射光纤电缆、发射光纤准直器、接收光纤准直器和接收光纤电缆，发射光纤电缆的两端分别与激光器二极管和发射光纤准直器连接，接收光纤电缆的两端分别与接收光纤准直器和光敏三极管连接。本发明能有效杜绝现场采用电子元件及电缆带来的安全隐患。

Description

一种防爆式光栅位移传感器

技术领域

本发明涉及一种光栅位移传感器，特别是涉及一种防爆式光栅位移传感器。

背景技术

现有高精度光栅位移传感器多采用红外发光管作为光源，红外发光管以及包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路、计算处理电路的光电转换装置设于位移传感器内或邻近位移传感器，这种光栅位移传感器由于工作时可能因电子元件故障而产生电火花，因此不适于易燃易爆现场使用。为了保证易燃易爆测试现场的安全，需要将光栅位移传感器内的带电部分移出置于远离易燃易爆现场的区域，由此产生了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于易燃易爆现场的防爆式光栅位移传感器。

为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：该防爆式光栅位移传感器光栅副、光电转换装置、光源、测头和测杆，光栅副由一个标尺光栅和一个指示光栅组成，标尺光栅固定在标尺光栅座上，指示光栅固定在指示光栅座上，标尺光栅座与测杆连接，光电转换装置包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路和计算处理电路，所述光源采用激光二级管，光电转换装置及激光二极管通过四路光纤传输系统安装在远离易爆测试现场的区域，每路光纤传输系统包括发射光纤电缆、发射光纤准直器、接收光纤准直器和接收光纤电缆，发射光纤电缆的两端分别与激光二级管和发射光纤准直器连接，将激光二极管发射的光信号传输至发射光纤准直器，接收光纤电缆的两端分别与接收光纤准直器和光敏三极管连接，将接收光纤准直器拾取的莫尔条纹光学信号传输至光敏三极管，四个发射光纤准直器和四个接收光纤准直器分别通过发射光纤准直器安装板和接收光纤准直器安装板安装在指示光栅座上，四个光敏三极管输出的相互正交的四相模拟信号通过差分放大电路差分放大为正弦和余弦两相正交信号。

上述四个发射光纤准直器和四个接收光纤准直器分别沿测量杆的移动方向设置。

本发明防爆式光栅位移传感器工作时激光二极管发射光信号，该光信号通过发射光纤电缆及发射光纤准直器照射到计量光栅副上形成莫尔条纹，当被测物体产生位移时测量头带动传感器内的标尺光栅和指示光栅发生相对运动，此时莫尔条纹随光栅副的相对运动而变化，接收光纤准直器将莫尔条纹的变化信号通过接收光纤电缆传输到远离易燃易爆现场的光电转换装置中依次进行光电转换、差分放大、高倍细分、辨向、可逆计数和计算处理，其中光敏三极管将光信号转换成模拟电信号，差分放大电路将四个光敏三极管输出的微弱的0°、90°、180°、270°四相正交模拟信号差分放大为正弦和余弦两相正交信号，细分电路将该两相信号进行高倍细分，最终能够获得分辨率至0.01μm的测量数据。

本发明具有如下效果：

（1）由于采用将光电转换装置安装在远离易燃易爆现场的区域，并通过光缆传输光信号，从而不仅能有效杜绝现场采用电子元件及电缆带来的安全隐患,而且因为测量现场只存在光信号，因而其测量结果不会因雷击、辐射等受到影响，抗干扰能力强，测量精度高；

（2）由于采用半导体激光器作为光源，从而不仅光的信号强，光的单频性能好，而且能避免其它光的干扰；

（3）光信号传输距离远，最远可达25Km，可实现远程监测。

附图说明

图1为本发明的外观结构示意图。

图2为本发明的结构及原理示意图。

图3为本发明去掉光电转换装置、光缆后的局部结构的主视图（图中部分结构剖视）。

图4为本发明去掉光电转换装置、光缆后的局部结构的俯视图（图中部分结构剖视）。

图5为本发明的局部结构（发射光纤准直器、接收光纤准直器部分）的主视示意图。

图6为图4所示结构的左视示意图。

图7为图4所示结构的右视示意图。

图中：1—测头 2—测杆 3—标尺光栅 4—标尺光栅座5—指示光栅 6—指示光栅座 7—光电转换装置 8—激光二级管9—发射光纤电缆 10—发射光纤准直器 11—接收光纤准直器12—接收光纤电缆13—发射光纤准直器安装板 14—接收光纤准直器安装板

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2、图3所示，本发明包括测头1、测杆2、标尺光栅3、指示光栅5、光电转换装置7、光源和四路光纤传输系统，标尺光栅3固定在标尺光栅座4上，指示光栅5固定在指示光栅座6上，标尺光栅座4与测杆2连接，光源采用激光二级管8，其由安装于光电转换装置7中的激光二极管驱动器驱动。光电转换装置7包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路和计算处理电路，光电转换装置7通过四路光纤传输系统安装在远离易爆测试现场的区域。每路光纤传输系统包括发射光纤电缆9、发射光纤准直器10、接收光纤准直器11和接收光纤电缆12，发射光纤电缆9的两端分别与激光器二极管8和发射光纤准直器10连接，将激光二极管8发射的光信号传输至发射光纤准直器，接收光纤电缆12的两端分别与接收光纤准直器11和光敏三极管连接，将接收光纤准直器11拾取的莫尔条纹光学信号传输至光敏三极管。

如图4、图5、图6所示，四个发射光纤准直器10和四个接收光纤准直器11分别通过发射光纤准直器安装板13和接收光纤准直器安装板14安装在指示光栅座5上，所述发射光纤准直器安装板13和接收光纤准直器安装板14用螺钉固定示光栅座5上，其上分别设有四个孔，四个发射光纤准直器10和四个接收光纤准直器11分别插在孔中并用粘接剂固定。本实施例中四个发射光纤准直器10和四个接收光纤准直器11分别沿测杆的移动方向“一”字型布置。

本发明工作时四个接收光纤准直器11拾取的莫尔条纹信号通过四路接收光纤电缆12传输至四个光敏三极管进行光电转换，四个光敏三极管输出的微弱的0°、90°、180°、270°四相正交模拟信号通过差分放大电路差分放大为正弦和余弦两相正交信号，该信号再经高倍细分、辨向、可逆计数后提供给后级显示、运算及控制操作。

Claims

1.一种防爆式光栅位移传感器，包括光栅副、光电转换装置、光源、测头（1）和测杆（2），光栅副由一个标尺光栅（3）和一个指示光栅（5）组成，标尺光栅（3）固定在标尺光栅座（4）上，指示光栅（5）固定在指示光栅座（6）上，标尺光栅座（4）与测杆（2）连接，光电转换装置包括光敏三极管、差分放大电路、细分电路、辨向电路、可逆计数电路和计算处理电路，其特征在于：光源采用激光二级管（8），光电转换装置（7）及激光二极管（8）通过四路光纤传输系统安装在远离易爆测试现场的区域，每路光纤传输系统包括发射光纤电缆（9）、发射光纤准直器（10）、接收光纤准直器（11）和接收光纤电缆（12），发射光纤电缆（9）的两端分别与激光二级管（8）和发射光纤准直器（10）连接，将激光二极管（8）发射的光信号传输至发射光纤准直器（10），接收光纤电缆（12）的两端分别与接收光纤准直器（10）和光敏三极管连接，将接收光纤准直器（11）拾取的莫尔条纹光学信号传输至光敏三极管，四个发射光纤准直器（10）和四个接收光纤准直器（12）分别通过发射光纤准直器安装板（13）和接收光纤准直器安装板（14）安装在指示光栅座（6）上，四个光敏三极管输出的相互正交的四相模拟信号通过差分放大电路差分放大为正弦和余弦两相正交信号。

2.根据权利要求1所述的一种防爆式光栅位移传感器，其特征在于：四个发射光纤准直器（10）和四个接收光纤准直器（12）分别沿测杆（2）的移动方向设置。