一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置及其傳感方法
【專利摘要】一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置及其傳感方法，屬于尺寸測量技術領域。為了解決光電探測器必須位于出射光聚焦的像面上，位移放大倍率不可調的問題。本發明所述的激光器的發光口與光纖的一端相連；夾持器固定在光纖上，以光纖被夾持器固定的部分和光纖的另一端作為兩個端點的一段光纖構成光纖懸臂梁，所述光纖的另一端為自由端；探針的一端固定在光纖懸臂梁中間部位，觸球固定在探針的另一端上；準直透鏡位于光纖出射光路上；光電探測器位于光纖出射光路上，并且，準直透鏡位于光纖和光電探測器之間。本發明的有益效果為位移放大倍率可根據需要調整。本發明適用于微尺寸和大深徑比內腔結構的高精度測量。
【專利說明】
一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置及其傳感方法
技術領域
[0001]本發明屬于尺寸測量技術領域，具體涉及一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感技術。
【背景技術】
[0002]在具有微尺寸和大深徑比的內腔結構測量領域中，使用光纖制作探針是一個重要的技術方案，具有易于微型化、易于制作等優勢。
[0003]申請號為201510381723.5的發明專利所描述的“基于光纖出射光探測的組合懸臂梁探針傳感方法及裝置”，在該專利中，提出了一種新結構傳感器，激光器發出的光通過光纖出射，光纖由夾持器固定，構成單端固定的光纖懸臂梁，將探針垂直固裝在單端光纖懸臂梁中間部位，其利用探針在接觸物體時帶動單端固定光纖懸臂梁出射端偏移，導致出射光在光電探測器上聚焦形成的光斑位置發生偏移，完成傳感。
[0004]上述文件中所描述的現有探針不足之處在于:光電探測器必須位于出射光聚焦的像面上，不可調節，位移放大倍率不變，結構不靈活。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決光電探測器必須位于出射光聚焦的像面上，位移放大倍率不可調的問題，提出一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置及其傳感方法。
[0006]本發明所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置，它包括激光器、光纖、夾持器、光電探測器、探針和觸球；
[0007]所述激光器的發光口與光纖的一端相連;夾持器固定在光纖上，以光纖被夾持器固定的部分和光纖的另一端作為兩個端點的一段光纖構成光纖懸臂梁，所述光纖的另一端為自由端；
[0008]所述探針的一端固定在光纖懸臂梁中間部位，觸球固定在探針的另一端上；
[0009]它還包括準直透鏡;所述準直透鏡位于光纖出射光路上;光電探測器位于光纖出射光路上，并且，準直透鏡位于光纖和光電探測器之間。
[0010]—種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置的傳感方法，激光器發出的激光，經過光纖，由光纖懸臂梁的自由端射出；
[0011]由光纖懸臂梁自由端射出的激光經過準直透鏡后形成平行光，平行光投射到光電探測器上；
[0012]當觸球在接觸被測物時，探針帶動光纖懸臂梁發生偏移，通過光電探測器探測出入射到光電探測器上的平行光位置變化信息，完成傳感。
[0013]本發明的有益效果是由于激光器發射出的激光經過準直透鏡后形成平行光，因此，光電探測器和準直透鏡的距離能夠根據所需的位移放大倍率調整，同時結構簡單、尺寸較小、探測精度高。
[0014]適用于微尺寸和大深徑比內腔結構的高精度測量。
【附圖說明】
[0015]圖1為【具體實施方式】一所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置，它包括激光器1、光纖2、夾持器3、光電探測器6、探針7和觸球8;
[0017]所述激光器I的發光口與光纖2的一端相連;激光器I用于發射激光，夾持器3固定在光纖2上，以光纖2被夾持器3固定的部分和光纖2的另一端作為兩個端點的一段光纖構成光纖懸臂梁4，光纖懸臂梁4的另一端為自由端;夾持器3用于固定光纖懸臂梁4;
[0018]它還包括準直透鏡5;所述準直透鏡5位于光纖2出射光路上；光電探測器6位于光纖2出射光路上，并且，準直透鏡5位于光纖2和光電探測器6之間；準直透鏡5用于將光纖懸臂梁4自由端的出射光轉換為平行光;光電探測器6用于探測出平行光的位置變化；
[0019]所述探針7的一端固定在光纖懸臂梁4中間部位，觸球8固定在探針7的另一端上，觸球8用于接觸被測物。觸球8用于控制被測物與探針7的接觸位置，提高測量的準確性。
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置進一步限定，在本實施方式中，光纖2為單模光纖。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置進一步限定，在本實施方式中，探針7垂直于光纖懸臂梁4。
[0022]【具體實施方式】四:基于【具體實施方式】一所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置的傳感方法，激光器I發出的激光，經過光纖2，由光纖懸臂梁4的自由?而射出；
[0023]由光纖懸臂梁4自由端射出的激光經過準直透鏡5后形成平行光，平行光入射到光電探測器6上；
[0024]當觸球8在接觸被測物時，探針7帶動光纖懸臂梁4發生偏移，通過光電探測器6探測出投射到光電探測器6上的平行光位置變化信息，完成傳感。
【主權項】
1.一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置，它包括激光器(I)、光纖(2)、夾持器(3)、光電探測器(6)、探針(7)和觸球(8); 所述激光器(I)的發光口與光纖(2)的一端相連;夾持器(3)固定在光纖(2)上，以光纖(2)被夾持器(3)固定的部分和光纖(2)的另一端作為兩個端點的一段光纖構成光纖懸臂梁(4)，所述光纖(2)的另一端為自由端； 所述探針(7)的一端固定在光纖懸臂梁(4)中間部位，觸球(8)固定在探針(7)的另一端上； 其特征在于，它還包括準直透鏡(5);所述準直透鏡(5)位于光纖(2)出射光路上;光電探測器(6)位于光纖(2)出射光路上，并且，準直透鏡(5)位于光纖(2)和光電探測器(6)之間。2.根據權利要求1所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置，其特征在于:光纖(2)為單模光纖。3.根據權利要求1或2所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置，其特征在于:探針(7)垂直于光纖懸臂梁(4)。4.基于權利要求1所述的一種基于光纖出射光準直探測的組合懸臂梁探針傳感裝置的傳感方法，激光器(I)發出的激光，經過光纖(2 )，由光纖懸臂梁(4)的自由端射出； 其特征在于，由光纖懸臂梁(4)自由端射出的激光經過準直透鏡(5)后形成平行光，平行光入射到光電探測器(6)上； 當觸球(8)在接觸被測物時，探針(7)帶動光纖懸臂梁(4)發生偏移，通過光電探測器(6)探測出投射到光電探測器(6)上的平行光位置變化信息，完成傳感。
【文檔編號】G01B11/00GK105841608SQ201610165130
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】鄒麗敏, 張鵬, 倪赫, 譚久彬
【申請人】哈爾濱工業大學