應(yīng)用

　　激光三角法微位移傳感器是一種新型微位移傳感器，采用激光作位移信號(hào)的傳輸介質(zhì)，激光的方向性好、光功率穩(wěn)定，因此傳感器的分辨率高，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好，體積?。还怆娊邮赵?CCD 或 PSD，測(cè)量頻率高。目前常用的激光三角法傳感器如Micro-Epsilon 的產(chǎn)品采用激光直射法，測(cè)量精度高，線性度好。

　　新型微位移傳感器的結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、光欄、聚焦透鏡、高速線陣CCD 和實(shí)時(shí)信號(hào)處理電路組成。半導(dǎo)體激光器發(fā)生的發(fā)散激光經(jīng)準(zhǔn)直光路準(zhǔn)直后成為平行光，經(jīng)光欄調(diào)整光束直徑后入射在被測(cè)物體表面上，其反射光經(jīng)聚焦光路后聚焦成直徑小于 CCD 像元尺寸的光斑照射在線陣 CCD 上；當(dāng)被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射激光光斑發(fā)生偏轉(zhuǎn)，所照射的 CCD 的像元位置隨之變化；實(shí)時(shí)信號(hào)處理電路產(chǎn)生時(shí)間長(zhǎng)度為 T 的斜坡信號(hào)，并在時(shí)間T 內(nèi)按次 讀取 CCD 的N 個(gè)像元的輸出視頻信號(hào)，逐一分別與參考電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，當(dāng)光斑照射在像元上，其輸出視頻信號(hào)超過參考電壓時(shí)，實(shí)時(shí)輸出該時(shí)刻的斜坡信號(hào)的電壓值，該電壓值與被測(cè)物體的角位移成正比。常用微位移傳感器的會(huì)聚光直射式激光三角法，最小量程較大，而且被測(cè)物體必須精確放置在激光的焦點(diǎn)上，不適用于微小角位移的測(cè)量；新型微位移傳感器采用平行光斜射式激光三角法，由于采用平行光，被測(cè)物體的放置位置無嚴(yán)格要求，最小量程小，適用于微小角位移的測(cè)量。采用光欄調(diào)整入射到被測(cè)物體表面的平行光束的直徑，從而可以調(diào)整照射到 CCD 上的光斑的直徑，光斑直徑和平行光束的直徑成反比。

       新型微位移傳感器采實(shí)時(shí)信號(hào)處理電路代替通常的激光三角法微位移傳感器的由DSP 和外圍器件及其軟件組成的后信號(hào)處理電路，并采用高速 CCD，提高了傳感器光電接收器件的最高采樣頻率，縮短了處理時(shí)間，從而提高了傳感器的測(cè)量頻率，使得新型傳感器應(yīng)用于高頻微位移的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量成為可能，將其輸出連接到示波器，能夠?qū)崟r(shí)在線測(cè)量微小角位移的動(dòng)態(tài)特性，包括階躍響應(yīng)、正弦響應(yīng)等。

　　該信號(hào)處理電路由時(shí) 發(fā)生電路、斜坡信號(hào)發(fā)生電路、比較器、采樣保持電路等組成。時(shí) 發(fā)生電路產(chǎn)生線陣CCD 的操作時(shí) 邏輯，驅(qū)動(dòng)CCD 在一定的時(shí)間T 內(nèi)按時(shí) 輸出視頻信號(hào)；同時(shí)，斜坡信號(hào)發(fā)生電路在時(shí)間T 內(nèi)同步生成一個(gè)-5V~+5V 的斜坡信號(hào)；比較器逐一比較。

　　CCD 的輸出信號(hào)與參考電壓，當(dāng)CCD 的輸出信號(hào)比參考電壓大時(shí)，輸出為正，反之，輸出為負(fù)；當(dāng)比較器的輸出為高時(shí)，使能采樣保持電路采樣該時(shí)刻的斜坡信號(hào)的電壓值并輸出保持，因此該電壓值與被測(cè)角位移成正比。斜坡信號(hào)的幅值表征了 CCD 有效像元的數(shù)目和傳感器的最大量程；CCD 的輸出頻率和有效像元數(shù)目N，采樣保持電路的采樣速度等決定了傳感器的測(cè)量頻率；CCD 像元的尺寸決定了傳感器的分辨率。

　　基于線陣 CCD 的微小角位移傳感器，采用平行光斜射激光三角法原理，由高速線陣CCD、實(shí)時(shí)信號(hào)處理電路及高速器件及相關(guān)光學(xué)部件組成，為其適用于微小角位移的測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線性度好，靈敏度高，測(cè)量頻率高，分辨率高和實(shí)時(shí)性好奠定了基礎(chǔ)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展 CCD 技術(shù)將更加完善。使用CCD 測(cè)量光強(qiáng)的測(cè)量精度會(huì)大大提高 再加上 CCD 系統(tǒng)可以通過計(jì)算機(jī)直接顯示光強(qiáng)分布曲線 成像清晰、透光強(qiáng)、雜散光少等優(yōu)點(diǎn)并有效減小測(cè)量誤差 從而取代傳統(tǒng)的使用硅光電池測(cè)光強(qiáng)的方法，為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)增加了新的科技內(nèi)容。