基于线阵电荷耦合元件静态光场式时栅位移传感器研究

来源：机械工程学报杂志2015年第4期北京时间：

作者：付 敏, 彭东林, 鲁 进, 郑方燕, 陈锡侯, 谢 莉

单位：1. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400044； 2. 重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程中心 重庆 400054； 3. 湖南人文科技学院信息科学与工程系 娄底 417000

摘要：延续前期关于磁场式和电场式时栅位移传感器的研究基础，根据时栅传感器的设计思想，提出并分析光场式时栅传感器的测量原理及实现方案。探索性地提出在静态光场下，用时序驱动的光电探测器构成匀速扫描测量方式，实现将被测对象的空间位移测量转换为时间差的测量。为了验证方案的可行性，用多个线阵电荷耦合元件(Charge-coupled device,CCD)构成圆阵列，实现CCD时栅原理样机设计。将相邻CCD输出信号的时间差变化量与匀速扫描的速度值相乘，经过适当的转换便可得到转轴的角位移大小，并可以判断位移的方向。所研制的原理样机，通过与精度为 的圆光栅(ROD880)对比测量，在整周范围内，测量误差控制在 以内。为光场式时栅的进一步研究，提供了可靠的理论和实践依据。

关键词：电荷耦合元件,光电式传感器,时栅,位移测量；

基金资助：国家自然科学基金(51127001)、国家高技术研究发展计划(863计划，2012AA041202)、重庆市“两江学者”计划、重庆市教委科学技术研究(KJ130801)和湖南省科技计划(2013GK3109)资助项目