CN104655023A - 一种基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，包括发光元件、定尺基体、动尺基体和光电探测器。发光元件由光源基体和大小相等的个光源体间隔排列构成；个光源体中分别通入频率、幅值相等，而相位变化的正弦激励电信号驱动；定尺基体设有一排定尺透光面；动尺基体上设有组动尺透光面，分别与个光源体的光照区域对应，各组动尺透光面与定尺透光面满足特定的关系；光电探测器能同时接收到组动尺透光面的全部光通量，并转换为电信号输出。其能对直线位移进行精密测量，降低电路控制难度、安装难度以及加工工艺难度，减小测量误差。

Description

一种基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种基于构造运动光场的单排时栅直线位

移传感器。

背景技术

在精密直线位移测量领域，近年来国内研制出了一种以时钟脉冲作为位移测量基准的时栅传感器。比如CN103591896A公开的一种基于交变光场的时栅直线位移传感器，其采用通过接收双排栅面的透光光线形成两路驻波信号，再由加法电路合成一路行波信号的方式来实现直线位移的测量。这种时栅直线位移传感器存在如下问题：(1)双排栅面在加工时难以保证栅面的一致性，在安装上也难以保证两排栅面的光场耦合强度一致，从而造成两路驻波信号振幅不一致，带来测量误差；(2)信号处理电路有四路光电转换部分，要同时控制四路信号相位为确定的关系也比较困难(四路光电转换部分会因为元器件的差异而导致相位发生偏移)，这也会带来测量误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，以对直线位移进行精密测量，降低电路控制难度、安装难度以及加工工艺难度，减小测量误差。

本发明所述的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，包括发光元件、定尺基体、动尺基体和光电探测器，发光元件、动尺基体和光电探测器同时移动，定尺基体固定不动。

所述发光元件安装在定尺基体后方，发光元件由光源基体和大小相等且互不干扰的n个光源体沿测量方向依次间隔排列构成，n≥3且为整数；n个光源体中分别通入频率、幅值相等，而相位变化的正弦激励电信号驱动，形成n个互不干扰的光照区域(每个光照区域内的光强均匀分布，且按照正弦规律变化)；所述正弦激励电信号的相位满足：第m个光源体中通入的正弦激励电信号的相位

所述定尺基体上沿测量方向设有一排均匀间隔分布且呈方形的定尺透光面，相邻两个定尺透光面的间距等于一个定尺透光面的宽度。

所述动尺基体平行正对安装在定尺基体前方，动尺基体上沿测量方向设有n组动尺透光面(即动尺透光面的组数与光源体的个数相等)，各组动尺透光面与各个光源体的对应关系满足：第m组动尺透光面在垂直发光元件平面的方向与第m个光源体的光照区域对应(相当于第m组动尺透光面的空间相位等于第m个光源体中通入的正弦激励电信号的相位φ_m)；各组动尺透光面的个数相同、大小相等且都呈半正弦形(即[0，π]区间的正弦曲线围成的区域形状)，各组中相邻两个动尺透光面的间距等于一个动尺透光面的宽度，一个动尺透光面的宽度等于一个定尺透光面的宽度，一个动尺透光面的高度小于一个定尺透光面的高度；各组动尺透光面与定尺透光面的对应关系满足：第m组动尺透光面沿测量方向相对于定尺透光面错开个定尺透光面的宽度；其中，m的约束条件与前述相同(即1≤m≤n)。

所述光电探测器固定安装在动尺基体前方，光电探测器能同时接收到n组动尺透光面的全部光通量，并转换为电信号输出，该电信号为n组动尺透光面的光通量经光电转换后获得的光电流之和。

发光元件、光电探测器和动尺基体一起相对于定尺基体移动，n个光源体产生n个光强按照正弦规律变化的光照区域(即时间正交调制)，经定尺透光面和动尺透光面调制(即空间调制)后，由光电探测器输出反应n组动尺透光面光通量变化的电信号，经放大、隔离后转换为电行波信号U₀(反应动尺基体相对定尺基体的移动位置)，该电行波信号U₀与相位固定的同频参考信号U_r分别整形后，由比相电路进行比相，两路信号的相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，再经标度变换得到动尺基体相对定尺基体的直线位移值。

进一步，所述光源体的个数和所述动尺透光面的组数n取值为4。

进一步，所述的n个光源体都采用长条形的发光二极管阵列或者都采用长条形的半导体面光源。各个光源体可以独立控制，控制好其出光角度，保证相互之间不产生干扰。

进一步，所述光电探测器为长条形光电池或者长条形光敏阵列。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

(1)采用单排栅面结构，避免了双排栅面的一致性难以保证问题，降低了安装难度以及加工工艺难度，减小了测量误差。

(2)利用构造运动光场原理，即发光元件、光电探测器和动尺基体一起相对定尺基体移动，n个光源体分别通入同频同幅，相位按照一定规律变化的正弦激励电信号驱动，经定尺透光面和动尺透光面的空间调制，从光电探测器上直接获得行波信号，无需加法电路，后期信号处理电路只有一路信号，避免了由于四路光电转换部分元器件的差异而导致相位发生偏移的问题，降低了电路控制的难度和对安装精度的要求，减小了测量误差，简化了系统结构。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例1的动尺透光面与定尺透光面的空间相位关系图。

图3为本发明实施例1的光电探测器的引线方式图。

图4为本发明实施例1中光电探测器输出的电信号转换为电行波信号U₀的原理图。

图5为本发明实施例1的信号处理原理框图。

图6为本发明实施例2的结构示意图。

图7为本发明实施例2的动尺透光面与定尺透光面的空间相位关系图。

图8为本发明实例3的结构示意图。

图9为本发明实例3的动尺透光面与定尺透光面的空间相位关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：如图1至图5所示的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，包括发光元件1、定尺基体2、动尺基体3和光电探测器4，发光元件1、动尺基体3和光电探测器4同时移动，定尺基体1固定不动。

发光元件1安装在定尺基体2后方，发光元件1由光源基体11和大小相等且互不干扰的四个光源体(即第一光源体12、第二光源体13、第三光源体14和第四光源体15)沿测量方向(即光源基体的长度方向)依次间隔排列构成；第一光源体12、第二光源体13、第三光源体14和第四光源体15都采用长条形的发光二极管阵列，第一光源体12通入相位为0°的正弦激励电信号驱动，第二光源体13通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为90°的正弦激励电信号驱动，第三光源体14通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为180°的正弦激励电信号驱动，第四光源体15通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为270°的正弦激励电信号驱动，形成四组频率、幅值相等，相位相差90°的交变光源，且相邻的两个光源体之间安装有挡板，将光源基体11分为四个互不干扰的光强幅值相等且按照正弦规律变化的光照区域，每个光照区域内的光强均匀分布。

定尺基体2采用玻璃作为基体材料，在其上表面覆盖遮光材料，使定尺基体2上留有一排未覆盖遮光材料且沿测量方向(即定尺基体的长度方向)均匀间隔分布的呈方形的定尺透光面21，定尺透光面21的宽度为0.8mm，高度为8mm，相邻两个定尺透光面21的间距为0.8mm，定尺基体2的总长度为160mm，即定尺基体2上共有100个定尺透光面21。

动尺基体3平行正对安装在定尺基体2前方，且留有0.4mm间隙，动尺基体3采用玻璃作为基体材料，在其上表面覆盖遮光材料，使动尺基体3沿测量方向(即动尺基体的长度方向)留有四组未覆盖遮光材料的呈半正弦性(即[0，π]区间的正弦曲线围成的区域形状)的透光面，形成第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32、第三组动尺透光面33和第四组动尺透光面34，第一组动尺透光面31在垂直发光元件平面方向与第一光源体12的光照区域对应(即第一组动尺透光面31的空间相位为0°)，第二组动尺透光面32在垂直发光元件平面方向与第二光源体13的光照区域对应(即第二组动尺透光面32的空间相位为90°)，第三组动尺透光面33在垂直发光元件平面方向与第三光源体14的光照区域对应(即第三组动尺透光面33的空间相位为180°)，第四组动尺透光面34在垂直发光元件平面方向与第四光源体15的光照区域对应(即第四组动尺透光面34的空间相位为270°)；各组内动尺透光面的个数都为三个，三个动尺透光面的大小相等，其透光面的宽度为0.8mm，高度为5mm，且各组中相邻两个动尺透光面的间距为0.8mm。第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32、第三组动尺透光面33和第四组动尺透光面34与定尺透光面21的对应关系满足：当第一组动尺透光面31与定尺透光面21完全正对(即其内的三个动尺透光面的透光量为100％)时，第二组动尺透光面32相对定尺透光面21错开0.4mm(即其内的三个动尺透光面的透光量为50％)，第三组动尺透光面33相对定尺透光面21错开0.8mm(即其内的三个动尺透光面的透光量为0)，第四组动尺透光面34相对定尺透光面21错开1.2mm(即其内的三个动尺透光面的透光量为50％)。

光电探测器4固定安装在动尺基体3前方，光电探测器4为一块完整的长条形光电池(也可以是长条形光敏阵列)。光电探测器4的光电接收面能将所有动尺透光面完全覆盖，光电探测器4能同时接收到第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32、第三组动尺透光面33、第四组动尺透光面34的全部光通量(即透光量)，并转换为电信号输出，该电信号为第一组、第二组、第三组、第四组动尺透光面的光通量经光电转换后获得的光电流之和(即光电流I₀)，其为一段正弦低频信号叠加的行波信号。

由于第一组、第二组、第三组、第四组动尺透光面的空间位置相互错开90°空间相位，且空间位置与第一、第二、第三、第四光源体的光照区域分别对应。

在没有动尺基体3空间调制的情况下，光电探测器4上可以获得四组同幅同频，相位相差90°的光信号，经光电转换后的光电流可分别表示为：

$I_1^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin \mathrm{\ωt},I_2^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\cos \mathrm{\ωt},I_2^{\′}=\stackrel{\‾}{I}-I_m\sin \mathrm{\ωt},I_1^{\′}=\stackrel{\‾}{I}-I_m\cos \mathrm{\ωt},$

其中为光源直流偏置，保证交变光源在整个交变周期内交流信号不发生失真，I_m为光源交流激励的峰值，频率f＝10KHz，角频率ω＝2πf＝2×10⁴π。

在有动尺基体3空间调制的情况下，透过动尺透光面的透光面积(即光通量)分别发生周期性的增大和减小，导致光电探测器4上获得的光电流I₀也相应的发生周期性的增大和减小。

当发光元件1、光电探测器4和动尺基体3一起相对定尺基体2从图2所示位置开始向右移动，第一组动尺透光面31的透光面积由最大开始减小，第二组动尺透光面32的透光面积从一半开始减小，第三组动尺透光面33的透光面积由最小开始增大，第四组动尺透光面34的透光面积从一半开始增大。其中，第一组动尺透光面31的透光面积与第三组动尺透光面33的透光面积的变化关系完全相反，第二组动尺透光面32的透光面积与第四组动尺透光面34的透光面积的变化关系完全相反，第二组动尺透光面32的透光面积与第一组动尺透光面31的透光面积的最大值之间互相相差90°空间相位，第三组动尺透光面33的透光面积与第二组动尺透光面32的透光面积的最大值之间互相相差90°空间相位，第四组动尺透光面34的透光面积与第三组动尺透光面33的透光面积的最大值之间互相相差90°空间相位；这样第一组、第二组、第三组、第四组动尺透光面的透光面积呈周期性变化，导致光电探测器4上获得的光电流I₀也发生同样的周期性变化，如图4所示，经电流转电压放大电路转换以及电容C1隔离后得到所需的电行波信号U₀。

其基波表达式为： $U_0=K_e{K}_f{I}_m\cos (\mathrm{\ωt}-\frac{\mathrm{\πx}}{W})$

式中：K_e为光强耦合系数，K_f为光电流放大倍数，x为动尺基体与定尺基体之间的相对直线位移，W为定尺透光面的宽度，这里取值为0.8mm。

参见图5，获得的电行波信号U₀与一路相位固定的同频参考信号U_r分别接入整形电路，转换为相同频率的两路方波信号后，送入比相电路进行比相处理，利用高频时钟插补技术得到两路信号的相位差，经微处理器计算处理(即计算两个方波信号过零点的时间差)后即可得到动尺基体3相对定尺基体2的直线位移值。

实施例2：如图6、图7所示的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，其大部分结构以及测量原理与实施例1相同，不同之处在于：发光元件1由光源基体11和大小相等且互不干扰的三个光源体(即第一光源体12、第二光源体13和第三光源体14)沿测量方向依次间隔排列构成；第一光源体12、第二光源体13和第三光源体14都采用长条形的半导体面光源，第一光源体12通入相位为0°的正弦激励电信号驱动，第二光源体13通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为120°的正弦激励电信号驱动，第三光源体14通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为240°的正弦激励电信号驱动，形成三组频率、幅值相等，相位相差120°的交变光源，且相邻的两个光源体之间安装有挡板，将光源基体11分为三个互不干扰的光强幅值相等且按照正弦规律变化的光照区域，每个光照区域内的光强均匀分布。

动尺基体3沿测量方向留有三组未覆盖遮光材料的呈半正弦性(即[0，π]区间的正弦曲线围成的区域形状)的透光面，形成第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32和第三组动尺透光面33，第一组动尺透光面31在垂直发光元件平面方向与第一光源体12的光照区域对应(即第一组动尺透光面31的空间相位为0°)，第二组动尺透光面32在垂直发光元件平面方向与第二光源体13的光照区域对应(即第二组动尺透光面32的空间相位为120°)，第三组动尺透光面33在垂直发光元件平面方向与第三光源体14的光照区域对应(即第三组动尺透光面33的空间相位为240°)。第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32和第三组动尺透光面33与定尺透光面21的对应关系满足：当第一组动尺透光面31与定尺透光面21完全正对时，第二组动尺透光面32相对定尺透光面21错开0.53mm，第三组动尺透光面33相对定尺透光面21错开1.07mm。

光电探测器4固定安装在动尺基体3前方，光电探测器4为长条形光敏阵列。光电探测器4能同时接收到第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32和第三组动尺透光面33的全部光通量，并转换为电信号输出，该电信号为第一组、第二组、第三组动尺透光面的光通量经光电转换后获得的光电流之和。

由于第一组、第二组、第三组动尺透光面的空间位置相互错开120°空间相位，且空间位置与第一、第二、第三光源体的光照区域分别对应。

在没有动尺基体3空间调制的情况下，光电探测器4上可以获得三组同幅同频，相位相差120°的光信号，经光电转换后的光电流可分别表示为：

$I_1^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin \mathrm{\ωt},I_2^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}),I_3^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{4}{3}\mathrm{\π}),$

其中为光源直流偏置，保证交变光源在整个交变周期内交流信号不发生失真，I_m为光源交流激励的峰值，频率f＝10KHz，角频率ω＝2πf＝2×10⁴π。

在有动尺基体3空间调制的情况下，透过动尺透光面的透光面积(即光通量)分别发生周期性的增大和减小，导致光电探测器4上获得的光电流也相应的发生周期性的增大和减小。

当发光元件1、光电探测器4和动尺基体3一起相对定尺基体2从图7所示位置开始向右移动，第一组动尺透光面31的透光面积由最大开始减小，第二组动尺透光面32的透光面积减小，第三组动尺透光面33的透光面积增大。第一组、第二组、第三组动尺透光面的透光面积呈周期性变化，导致光电探测器4上获得的光电流也发生同样的周期性变化，经放大、隔离后得到所需的电行波信号U₀。

其基波表达式为： $U_0=K_e{K}_f{I}_m\cos (\mathrm{\ωt}-\frac{\mathrm{\πx}}{W})$

式中：K_e为光强耦合系数，K_f为光电流放大倍数，x为动尺基体与定尺基体之间的相对直线位移，W为定尺透光面的宽度，这里取值为0.8mm。

实施例3：如图8、图9所示的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，其大部分结构以及测量原理与实施例1相同，不同之处在于：发光元件1由光源基体11和大小相等且互不干扰的六个光源体(即第一光源体12、第二光源体13、第三光源体14、第四光源体15、第五光源体16、第六光源体17)沿测量方向依次间隔排列构成；第一光源体12、第二光源体13、第三光源体14、第四光源体15、第五光源体16、第六光源体17都采用长条形的半导体面光源，第一光源体12通入相位为0°的正弦激励电信号驱动，第二光源体13通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为60°的正弦激励电信号驱动，第三光源体14通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为120°的正弦激励电信号驱动，第四光源体15通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为180°的正弦激励电信号驱动，第五光源体16通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为240°的正弦激励电信号驱动，第六光源体17通入与前述正弦激励电信号同频同幅，但相位为300°的正弦激励电信号驱动，形成六组频率、幅值相等，相位相差60°的交变光源，且相邻的两个光源体之间安装有挡板，将光源基体11分为六个互不干扰的光强幅值相等且按照正弦规律变化的光照区域，每个光照区域内的光强均匀分布。

动尺基体3沿测量方向留有六组未覆盖遮光材料的呈半正弦性(即[0，π]区间的正弦曲线围成的区域形状)的透光面，形成第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32、第三组动尺透光面33、第四组动尺透光面34、第五组动尺透光面35、第六组动尺透光面36，第一组动尺透光面31在垂直发光元件平面方向与第一光源体12的光照区域对应(即第一组动尺透光面31的空间相位为0°)，第二组动尺透光面32在垂直发光元件平面方向与第二光源体13的光照区域对应(即第二组动尺透光面32的空间相位为60°)，第三组动尺透光面33在垂直发光元件平面方向与第三光源体14的光照区域对应(即第三组动尺透光面33的空间相位为120°)，第四组动尺透光面34在垂直发光元件平面方向与第四光源体15的光照区域对应(即第四组动尺透光面34的空间相位为180°)，第五组动尺透光面35在垂直发光元件平面方向与第五光源体16的光照区域对应(即第五组动尺透光面35的空间相位为240°)，第六组动尺透光面36在垂直发光元件平面方向与第六光源体17的光照区域对应(即第六组动尺透光面36的空间相位为300°)。第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32、第三组动尺透光面33、第四组动尺透光面34、第五组动尺透光面35、第六组动尺透光面36与定尺透光面21的对应关系满足：当第一组动尺透光面31与定尺透光面21完全正对时，第二组动尺透光面32相对定尺透光面21错开0.27mm，第三组动尺透光面33相对定尺透光面21错开0.53mm，第四组动尺透光面34相对定尺透光面21错开0.8mm，第五组动尺透光面35相对定尺透光面21错开1.06mm，第六组动尺透光面36相对定尺透光面21错开1.33mm。

光电探测器4固定安装在动尺基体3前方，光电探测器4为长条形光敏阵列。光电探测器4能同时接收到第一组动尺透光面31、第二组动尺透光面32、第三组动尺透光面33、第四组动尺透光面34、第五组动尺透光面35和第六组动尺透光面36的全部光通量，并转换为电信号输出，该电信号为第一组、第二组、第三组、第四组、第五组、第六组动尺透光面的光通量经光电转换后获得的光电流之和。

由于第一组、第二组、第三组、第四组、第五组、第六组动尺透光面的空间位置相互错开60°空间相位，且空间位置与第一、第二、第三光源体的光照区域分别对应。

在没有动尺基体3空间调制的情况下，光电探测器4上可以获得六组同幅同频，相位相差60°的光信号，经光电转换后的光电流可分别表示为：

$I_1^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin \mathrm{\ωt},I_2^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{1}{3}\mathrm{\π}),I_3^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{2}{3}\mathrm{\π}),$

$I_4^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\mathrm{\π}),I_5^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{4}{3}\mathrm{\π}),I_6^{\′}=\stackrel{\‾}{I}+I_m\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{5}{3}\mathrm{\π})$

其中为光源直流偏置，保证交变光源在整个交变周期内交流信号不发生失真，I_m为光源交流激励的峰值，频率f＝10KHz，角频率ω＝2πf＝2×10⁴π。

在有动尺基体3空间调制的情况下，透过动尺透光面的透光面积(即光通量)分别发生周期性的增大和减小，导致光电探测器4上获得的光电流也相应的发生周期性的增大和减小。

当发光元件1、光电探测器4和动尺基体3一起相对定尺基体2从图9所示位置开始向右移动，第一组动尺透光面31的透光面积由最大开始减小，第二组动尺透光面32的透光面积减小，第三组动尺透光面33的透光面积减小，第四组动尺透光面34的透光面积由最小开始增大，第五组动尺透光面35的透光面积增大，第六组动尺透光面36的透光面积增大。第一组、第二组、第三组、第四组、第五组、第六组动尺透光面的透光面积呈周期性变化，导致光电探测器4上获得的光电流也发生同样的周期性变化，经放大、隔离后得到所需的电行波信号U₀。

其基波表达式为： $U_0=K_e{K}_f{I}_m\cos (\mathrm{\ωt}-\frac{\mathrm{\πx}}{W})$

式中：K_e为光强耦合系数，K_f为光电流放大倍数，x为动尺基体与定尺基体之间的相对直线位移，W为定尺透光面的宽度，这里取值为0.8mm。

Claims (4)

1.一种基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，包括发光元件(1)、定尺基体(2)、动尺基体(3)和光电探测器(4)，其特征在于：

所述发光元件(1)安装在定尺基体(2)后方，发光元件由光源基体(11)和大小相等且互不干扰的n个光源体沿测量方向依次间隔排列构成，n≥3且为整数；n个光源体中分别通入频率、幅值相等，而相位变化的正弦激励电信号驱动，形成n个互不干扰的光照区域；所述正弦激励电信号的相位满足：第m个光源体中通入的正弦激励电信号的相位1≤m≤n；

所述定尺基体(2)上沿测量方向设有一排均匀间隔分布且呈方形的定尺透光面(21)，相邻两个定尺透光面的间距等于一个定尺透光面的宽度；

所述动尺基体(3)平行正对安装在定尺基体(2)前方，动尺基体(3)上沿测量方向设有n组动尺透光面，各组动尺透光面与各个光源体的对应关系满足：第m组动尺透光面在垂直发光元件平面的方向与第m个光源体的光照区域对应；各组动尺透光面的个数相同、大小相等且都呈半正弦形，各组中相邻两个动尺透光面的间距等于一个动尺透光面的宽度，一个动尺透光面的宽度等于一个定尺透光面的宽度，一个动尺透光面的高度小于一个定尺透光面的高度；各组动尺透光面与定尺透光面(21)的对应关系满足：第m组动尺透光面沿测量方向相对于定尺透光面错开个定尺透光面的宽度；

所述光电探测器(4)固定安装在动尺基体(3)前方，光电探测器能同时接收到n组动尺透光面的全部光通量，并转换为电信号输出；

发光元件(1)、光电探测器(4)和动尺基体(3)一起相对于定尺基体(2)移动，光电探测器输出反应n组动尺透光面光通量变化的电信号，经放大、隔离后转换为电行波信号U₀，该电行波信号U₀与相位固定的同频参考信号U_r分别整形后，由比相电路进行比相，两路信号的相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，再经标度变换得到动尺基体相对定尺基体的直线位移值。

2.根据权利要求1所述的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，其特征在于：所述光源体的个数和所述动尺透光面的组数n取值为4。

3.根据权利要求1或2所述的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，其特征在于：所述的n个光源体都采用长条形的发光二极管阵列或者都采用长条形的半导体面光源。

4.根据权利要求1或2所述的基于构造运动光场的单排时栅直线位移传感器，其特征在于：所述光电探测器(4)为长条形光电池或者长条形光敏阵列。