CN105004319A - 倾斜传感器 - Google Patents

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何平安
顾予哲
陈宏为
周敏秀
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Abstract

<b>本发明涉及一种倾斜传感器。倾斜传感器，包括光源、图案载体、透镜、倾斜敏感元件、线性阵列接收器、平面反光镜和分光棱镜，所述平面反光镜、倾斜敏感元件、透镜、分光棱镜和线性阵列接收器沿一直线方向依次设置，光源和图案载体偏离所述直线方向设置。所述光源产生的光束依次通过图案载体、分光棱镜、透镜、倾斜敏感元件直至平面反光镜，光束经平面反光镜反射又依次返回通过倾斜敏感元件、透镜和分光棱镜，分光棱镜最终将光束折射传播给线性阵列接收器，所述线性阵列接收器形成所述光学有效图案的图像。本发明通过设置分光棱镜和平面反光镜，使得各部件无需设置在同一线性方向，这使得倾斜传感器整体占用空间变小，结构简单紧凑。</b>

Description

倾斜传感器
技术领域
本发明涉及一种用于计量仪器倾斜校正的倾斜传感器。
背景技术
现有技术中的一种倾斜传感器（如授权公告号为CN1721817B，授权公告日为2011.01.26），倾斜传感器包括用于光辐射的光源、具有用于使得由光源产生的光辐射通过的光学有效图案的图案载体、沿着辐射传播方向设在该光学有效图案的图案载体下游的倾斜敏感元件、以及用于由光源产生且穿过所述光学有效图案的图案载体和倾斜敏感元件的辐射入射的线性阵列。所述倾斜传感器中每个部件是在一个方向上线性分布的，而图案载体与透镜的距离以及透镜与线性阵列的距离分别对应于焦距的距离，这使得整个倾斜传感器部件占用的空间较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种占用空间小、结构简单的倾斜传感器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种倾斜传感器，包括能够产生光束的光源、具有光学有效图案且光束能够通过的图案载体、透镜、倾斜敏感元件和线性阵列接收器。所述倾斜传感器还包括平面反光镜和分光棱镜，所述平面反光镜、倾斜敏感元件、透镜、分光棱镜和线性阵列接收器沿一直线方向依次设置，光源和图案载体偏离所述直线方向设置。所述光源产生的光束依次通过图案载体、分光棱镜、透镜、倾斜敏感元件直至平面反光镜，光束经平面反光镜反射又依次返回通过倾斜敏感元件、透镜和分光棱镜，分光棱镜最终将光束折射传播给线性阵列接收器，所述线性阵列接收器形成所述光学有效图案的图像。
优选的，所述光源、图案载体和分光棱镜沿着与所述直线方向垂直的另一直线方向依次设置。
优选的，所述倾斜敏感元件为液体棱镜。
具体的，所述液体棱镜包括对倾斜敏感的液体和用于盛装液体的容器。
具体的，所述液体为硅油。
具体的，所述容器的底部至少部分由透明隔板构成，所述平面反光镜装设在容器上且位于所述透明隔板和所述液体的正上方。
具体的，所述透明隔板与平面反光镜相互平行。
进一步具体的，所述平面反光镜和透明隔板与通过透镜的光束的光轴垂直。
优选的，所述图案载体为分划板，所述光学有效图案刻划在分划板上。
具体的，所述光学有效图案能够进行二维倾斜测量。
以上所涉及到的上下等方位词，是在倾斜传感器正常使用时的方位作定义的。
本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过设置分光棱镜和平面反光镜，利用自准直原理，使倾斜传感器的图案载体与透镜的焦距距离、透镜与线性阵列的焦距距离无需在同一线性方向上形成，进而使得各部件无需设置在同一线性方向，这使得倾斜传感器整体占用空间变小，结构简单紧凑。同时，分光棱镜的设置，使得光源和线性阵列接收器能够分别独立校准，降低了倾斜传感器装配调试的难度。
附图说明
附图1为本发明倾斜传感器的结构示意图；
附图2为形成在图案载体上的光学有效图案。
其中：1、光源；2、图案载体；3、分光棱镜；4、透镜；5、倾斜敏感元件；6、平面反光镜；7、线性阵列接收器；10、直线；11、斜线；51、液体；52、容器；53、透明隔板。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种倾斜传感器包括沿一直线方向依次设置的平面反光镜6、倾斜敏感元件5、透镜4、分光棱镜3和线性阵列接收器7以及与所述直线方向垂直的另一直线方向依次设置的光源1和图案载体2。光源1为发光二极管，图案载体2具有光束能够通过的光学有效图案。所述光源1产生的光束依次通过图案载体2、分光棱镜3、透镜4、倾斜敏感元件5直至平面反光镜6，光束经平面反光镜6反射又依次返回通过倾斜敏感元件5、透镜4和分光棱镜3，分光棱镜3最终将光束折射传播给线性阵列接收器7，所述线性阵列接收器7形成所述光学有效图案的图像。
本发明所述倾斜敏感元件5为液体棱镜。所述液体棱镜包括对倾斜敏感的液体51和用于盛装液体的容器52。所述液体51选择硅油。
所述容器52的底部通过透明隔板53封闭，所述平面反光镜6装设在容器52上且位于所述透明隔板53和所述液体51的正上方。所述透明隔板53与平面反光镜6相互平行。所述平面反光镜6和透明隔板53与通过透镜4的光束的光轴垂直。
如图2所示，所述图案载体2为分划板，所述光学有效图案刻划在分划板上。所述光学有效图案包括两条相互平行的直线10以及一条斜向布置在两条之间10之间的斜线11，两条直线10和一条斜线11形成N形结构，所述光学有效图案具有两组所述的N形结构。
图案载体2与透镜4的距离以及线性阵列接收器7与透镜4的距离分别对应着焦距。
倾斜的显示利用了折射现象，根据该折射现象，光束相对于线性阵列8的偏移以及图案相对于线性阵列8而发生的移位取决于光束和液体51的入射平面相互构成的角度。
本发明采用自然液面做灵敏部，可以实现高精度测量。液体棱镜和平面反光镜6采用规则形状，加工简单，成本低。它采用分光棱镜3将光源1和线性阵列接收器7从空间上分离，便于独立进行位置调整。线性阵列接收器7可以使用标准产品，成本较低。本发明中的部件都是采用标准的元器件，因此有较高的可靠性。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (10)

1.一种倾斜传感器，包括能够产生光束的光源（1）、具有光学有效图案且光束能够通过的图案载体（2）、透镜（4）、倾斜敏感元件（5）和线性阵列接收器（7），其特征在于：所述倾斜传感器还包括平面反光镜（6）和分光棱镜（3），所述平面反光镜（6）、倾斜敏感元件（5）、透镜（4）、分光棱镜（3）和线性阵列接收器（7）沿一直线方向依次设置，光源（1）和图案载体（2）偏离所述直线方向设置，所述光源（1）产生的光束依次通过图案载体（2）、分光棱镜（3）、透镜（4）、倾斜敏感元件（5）直至平面反光镜（6），光束经平面反光镜（6）反射又依次返回通过倾斜敏感元件（5）、透镜（4）和分光棱镜（3），分光棱镜（3）最终将光束折射传播给线性阵列接收器（7），所述线性阵列接收器（7）形成所述光学有效图案的图像。
2.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其特征在于：所述光源（1）、图案载体（2）和分光棱镜（3）沿着与所述直线方向垂直的另一直线方向依次设置。
3.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其特征在于：所述倾斜敏感元件（5）为液体棱镜。
4.根据权利要求3所述的倾斜传感器，其特征在于：所述液体棱镜包括对倾斜敏感的液体（51）和用于盛装液体的容器（52）。
5.根据权利要求4所述的倾斜传感器，其特征在于：所述液体（51）为硅油。
6.根据权利要求4所述的倾斜传感器，其特征在于：所述容器（52）的底部至少部分由透明隔板（53）构成，所述平面反光镜（6）装设在容器（52）上且位于所述透明隔板（53）和所述液体（51）的正上方。
7.根据权利要求6所述的倾斜传感器，其特征在于：所述透明隔板（53）与平面反光镜（6）相互平行。
8.根据权利要求6或7所述的倾斜传感器，其特征在于：所述平面反光镜（6）和透明隔板（53）与通过透镜（4）的光束的光轴垂直。
9.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其特征在于：所述图案载体（2）为分划板，所述光学有效图案刻划在分划板上。
10.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其特征在于：所述光学有效图案能够进行二维倾斜测量。
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