CN109269417A - 一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器 - Google Patents

一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器 Download PDF

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刘菲菲
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

Abstract

本发明公开了一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器，包括激光器、金属外壳、平面反射镜、光学位置探测器、信号处理模块、固定块及待测平台。激光器产生激光沿入射激光线路，以一定角度到反射镜端面形成反射后，沿着反射激光线路进入光学位置探测器，光学位置探测器实时探测反射激光光斑的位置，并将数据传输给信号处理模块进行信号处理；当待测平台产生振动或发生垂直位移时，推动反射镜水平上下移动，从而改变了发射激光路线，通过实时监测反射激光光斑位置变化可得到待测平台的振动、位移情况。本发明系统设计独特，可有效的检测待测平台的振动和位移，具有精度高、动态范围大及抗电磁干扰等优点。

Description

一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器
技术领域
本发明提供了一种非接触式传感器，尤其涉及一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器。
背景技术
传统的基于光学系统的非接触式振动或位移传感器一般都是基于光学干涉原理，基于此原理的振动或位移传感器系统调试精度要求极高，存在实际操作困难，容易受到干扰的缺点。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷或不足，这里提出了一种基于反射镜的非接触式振动、位移传感器，包含简单光学系统，采用简单的结构可以有效的检测待测平台的振动和位移，具有精度高、动态范围大及抗电磁干扰等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器，其特征在于：包括激光器、平面反射镜、固定块、光学位置探测器、信号处理模块、金属外壳和待测平台；
所述激光器产生一束单色激光，激光沿入射激光线路以一定夹角进入平面反射镜，反射激光以一定夹角从反射镜端面反射，所述出射激光线路与入射激光线路遵循光的反射定律；
所述平面反射镜为水平方向放置；
所述固定块为采用隔热材料制成的立方体，上、下面以水平方向放置，如此采用，用于阻隔待测平台的热流导致平面反射镜发生形变，防止影响系统测试精度；
所述光学位置探测器实时探测反射激光光斑的位置，并输出光斑位置信息；
所述信号处理模块实时接收光学位置探测器发来的光斑位置信息，并进行处理；
所述金属外壳为刚度较高的金属，不容易发生形变，所述固定块及平面反射镜置于金属外壳内并固定，且保持平面反射镜端面水平；
所示待测平台为模拟振动、位移的待测试平台；
当待测平台产生振动或发生垂直位移时，推动反射镜水平上下移动，从而改变了发射激光路线，导致光学位置探测器中的反射激光光斑位置发生变化，光斑位置变化大小与反射镜发生的位移大小成正比，即通过实时监测反射激光光斑位置变化可得到待测平台的振动、位移情况。
因为本发明采用以上技术方案，所以具备以下有益效果：
一、采用简单的结构可以有效的检测待测平台的振动和位移，具有精度高、动态范围大及抗电磁干扰等优点；
二、采用简单的光学系统，原理清晰，调试简单；
三、巧妙地运用了光学反射定律。
附图说明
图1为本发明结构组成原理图。
图中：1-激光器，2-平面反射镜，3-固定块，4-光学位置探测器，5-信号处理模块，6-金属外壳，7-待测平台。
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，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器，如图1所示，其特征在于：包括激光器1、平面反射镜2、固定块3、光学位置探测器4、信号处理模块5、金属外壳6和待测平台7；
所述激光器1产生一束单色激光(如波长为632nm)，激光沿入射激光线路以一定夹角(如45°)进入平面反射镜2，反射激光以一定夹角(如45°)从反射镜端面反射，所述出射激光线路与入射激光线路遵循光的反射定律；
所述平面反射镜2为水平方向放置；
所述固定块3为采用隔热材料(如玻璃纤维)制成的立方体，上、下面以水平方向放置；
所述光学位置探测器4实时探测反射激光光斑的位置，并输出光斑位置信息；
所述信号处理模块5实时接收光学位置探测器4发来的光斑位置信息，并进行处理；
所述金属外壳6为刚度较高的金属(如铝镁合金)，不容易发生形变，所述固定块3及平面反射镜2置于金属外壳6内并固定，且保持平面反射镜2端面水平；
所示待测平台7为模拟振动、位移的待测试平台；
当待测平台7产生振动或发生垂直位移时，推动反射镜2水平上下移动，从而改变了发射激光路线，导致光学位置探测器4中的反射激光光斑位置发生变化，光斑位置变化大小与反射镜2发生的位移大小成正比，即通过实时监测反射激光光斑位置变化可得到待测平台7的振动、位移情况。
当激光以角度θ入射，假设待测平台7在垂直方向发生位移H，则反射光线的光斑位置变化位移为S，根据反射定律，有：H＝S/(2tanθ)。即通过监测反射激光光斑位置变化实时解算出待测平台7的振动、位移情况。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器，其特征在于：包括激光器(1)、平面反射镜(2)、固定块(3)、光学位置探测器(4)、信号处理模块(5)、金属外壳(6)和待测平台(7)；
所述激光器(1)产生一束单色激光，激光沿入射激光线路以一定夹角进入平面反射镜(2)，反射激光以一定夹角从反射镜端面反射；
所述平面反射镜(2)为水平方向放置；
所述固定块(3)为采用隔热材料制成的立方体，上、下面以水平方向放置；
所述光学位置探测器(4)实时探测反射激光光斑的位置，并输出光斑位置信息；
所述信号处理模块(5)实时接收光学位置探测器(4)发来的光斑位置信息，并进行处理；
所述金属外壳(6)为刚度较高的金属，不容易发生形变，所述固定块(3)及平面反射镜(2)置于金属外壳(6)内并固定，且保持平面反射镜(2)端面水平；
所示待测平台(7)为模拟振动、位移的待测试平台；
当待测平台(7)产生振动或发生垂直位移时，推动反射镜(2)水平上下移动，从而改变了发射激光路线，导致光学位置探测器(4)中的反射激光光斑位置发生变化，光斑位置变化大小与反射镜(2)发生的位移大小成正比，即通过实时监测反射激光光斑位置变化可得到待测平台(7)的振动、位移情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于反射镜的非接触式振动位移传感器，其特征在于：所述出射激光线路与入射激光线路遵循光的反射定律。
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