CN105333825A

CN105333825A - 一种位移误差探测装置

Info

Publication number: CN105333825A
Application number: CN201510820582.2A
Authority: CN
Inventors: 翟芳华; 彭润伍; 张笔雨
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2016-02-17

Abstract

本发明公开了一种位移误差探测装置，包括相互配合的激光信号发射单元（1）和激光信号接收单元（2），所述激光信号发射单元（1）为用来对激光信号接收单元（2）发射激光束（3）的激光器（11），所述激光信号接收单元（2）包括线阵PSD器件（22）、数据处理系统（23），所述线阵PSD器件（22）接收到激光束（3）将光信号转换为电信号传送给数据处理系统（23），所述数据处理系统（23）对电信号进行处理后得出激光光斑的位移数据。本发明具有结构简单紧凑、测量精度高、安装调试简便、工作稳定可靠等优点。

Description

一种位移误差探测装置

技术领域

本发明主要涉及到探测出激光监测桥梁位移过程中环境因素引起的监测中产生的误差。

背景技术

现代技术中在使用激光实时监测桥梁位移过程中，激光在传输的过程中难免会受到周围环境因素的影响，从而对桥梁位移监测过程造成误差。为了提高桥梁位移监测技术的准确度，需要采用科学的技术方案来探测出误差，并消除误差。

激光在大气环境中传输的过程，难免会受到大气环境中悬浮的各种气溶胶粒子、尘埃微粒、大气湍流旋涡和各种降水粒子（如：雾、霾、云、雨、烟尘等）的影响，或是受到空气中上下层密度的不均匀分布的影响，从而导致激光的传输路径发生改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、安装调试简便、工作稳定可靠的一种位移误差探测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种位移误差探测装置，其特征在于：包括相互配合的激光信号发射单元和激光信号接收单元，所述激光信号发射单元为用来对激光信号接收单元发射激光束的激光器，所述激光信号接收单元包括线阵PSD器件、数据处理系统，所述线阵PSD器件接收激光束将光信号转换为电信号传送给数据处理系统，所述数据处理系统对电信号进行处理后得出激光光斑的位移数据。

所述的激光信号发射单元还包括能将激光器发射的激光束扩束为一定尺寸大小的激光光束的扩束透镜。

所述的激光信号接收单元还包括能把传输来的激光束成像在线阵PSD器件光敏面上的成像透镜。

所述的数据处理系统包括PSD处理电路、A/D转换器、单片机、上位机，所述的单片机通过总线接口与上位机相连，所述单片机通过A/D转换器与PSD处理电路相连。

本发明具有下述优点：

1.本发明的一种位移误差探测装置，充分利用了激光信号单向性好的优点，工作稳定性高、结构简单紧凑；

2.本发明中采用的线阵PSD，测量精度高、响应速度快的优点。

附图说明

图1是本发明在应用时的结构示意图；

图2是本发明中数据处理系统的原理示意图。

图3是本发明中光学原理示意图。

图4是本发明中PSD处理电路示意图。

图5是本发明中A/D转换器电路示意图。

图6是本发明中单片机电路示意图。

图例说明:

1、激光信号发射单元；2、激光信号接收单元；11、激光器；12、扩束透镜；13、扩束透镜；21、成像透镜；22、线阵PSD器件；23、数据处理系统；231、PSD处理电路；232、A/D转换器；233、单片机；234、上位机；3、激光束。

具体实施方法

以下将结合说明书附图和具体实施对本发明做进一步详细说明。

参见图1、图2所示，本发明的一种位移误差探测装置，包括相互配合的激光信号发射单元1与激光信号接收单元2，激光信号发射单元1包括激光器11和扩束透镜12和扩束透镜13，激光信号接收单元2包括成像透镜21、线阵PSD器件22、数据处理系统23，该数据处理系统23包括PSD处理电路231、A/D转换器232、单片机233、上位机234。具体实施过程为：由激光信号发射单元1中的激光器11发射的激光束3，经过扩束透镜12和扩束透镜13，扩束成为一定尺寸大小的激光光束，传输至激光信号接收单元2中的成像透镜21后，成像在线阵PSD器件22上，线阵PSD器件22将激光束3的光信号转换为电信号后输出给数据处理系统23中的PSD处理电路231，PSD处理电路231将处理后的电信号传输至A/D转换器232与单片机233，单片机233控制A/D转换器232采集来自于PSD处理电路231处理后的电压信号数据，最后单片机233将数据送至上位机234上显示。如果激光信号发射单元1发生位移，那么激光束3成像在激光信号接收单元2中的线阵PSD器件22上也会同步的产生相应的位移。考虑到如果激光信号发射单元1没有发生位移，但是激光信号接收单元2中的线阵PSD器件22上却能采集到激光光斑发生的位移，这是因为环境因素对激光器11发射的激光束3在空气中传输过程造成的影响导致了这样的误差结果。因此该位移误差探测装置便可以探测出环境因素导致的误差数据。

参见图3所示，激光信号发射单元1发射的激光束3本应该沿着该图中实线所示的传输路径传输，但受到环境因素的影响后，其传输路径发生改变，却沿着图中虚线所示的传输路径传输，通过成像透镜21后，在线阵PSD器件22上产生位移?d。

参见图4所示，图4中左图为线阵PSD的I/V转换电路，它将线阵PSD器件22输出的电流信号转换为电压信号后，同时输出给图4中的右图上下两图所示的加法电路与减法电路，分别进行加法运算与减法运算处理后，输出给图5中的A/D转换器232，图6中的单片机233控制A/D转换器232进行数据的采集，最后，单片机233通过总线接口将数据传输至上位机234上显示。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种位移误差探测装置，其特征在于：包括相互配合的激光信号发射单元（1）和激光信号接收单元（2），所述激光信号发射单元（1）为用来对激光信号接收单元（2）发射激光束（3）的激光器（11），所述激光信号接收单元（2）包括线阵PSD器件（22）、数据处理系统（23），所述线阵PSD器件（22）接收激光束（3）将光信号转换为电信号传送给数据处理系统（23），所述数据处理系统（23）对电信号进行处理后得出激光光斑的位移数据。

2.根据权利要求1所述的一种位移误差探测装置，其特征在于：所述的激光信号发射单元（1）还包括能将激光器（11）发射的激光束（3）扩束为一定尺寸大小的激光光束的扩束透镜（12）和扩束透镜（13）。

3.根据权利要求1所述的一种位移误差探测装置，其特征在于：所述的激光信号接收单元（2）还包括能把传输来的激光束（3）成像在线阵PSD器件光敏面上的成像透镜（21）。

4.根据权利要求1所述的一种位移误差探测装置，其特征在于：所述的数据处理系统（23）包括PSD处理电路（231）、A/D转换器（232）、单片机（233）、上位机（234），所述的单片机（233）通过总线接口与上位机（234）相连，所述单片机（233）通过A/D转换器（232）与PSD处理电路（231）相连。