用于表面形貌测量的位移传感器
专利汇可以提供用于表面形貌测量的位移传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于表面形貌测量的位移 传感器 ,固定部分由壳体内的 激光器 、偏振分光镜、λ/4波片、位移装置及与其相联接的物镜、聚焦透镜、光电转换器及自动聚焦控制 电路 组成;可拆卸测头包括触针——反射镜测杆;测量 精度 高、工作稳定可靠、使用灵活,在一台仪器上同时能进行 接触 和非接触测量,降低仪器成本,可广泛用于研究和工业现场。，下面是用于表面形貌测量的位移传感器专利的具体信息内容。
1.一种用于表面形貌测量的位移传感器，包括激光器和依次置 放在光路上的偏振分光镜、λ/4波片、位移装置及与其相联接的物镜， 所述偏振分光镜与光路成45°角，正对偏振分光镜与光路垂直放置 聚焦透镜、其焦点处放置光电转换器，光电转换器与自动聚集控制 电路、驱动电路、所述位移装置顺序通过电信号联接，上述各组成 部分均固定于一壳体内，其特征在于：
(1)所述壳体正对光路和物镜处开有通光孔，
(2)在通光孔处通过螺纹或紧固螺钉联接可拆卸测头，
(3)可拆卸测头由管状外壳及其内部一端带有触针、另一端固 接反射镜的测杆构成。
2.如权利要求1所述的用于表面形貌测量的位移传感器，其特 征在于所述测杆通过固定于杆身的簧片和管状外壳柔性联接；所述 触针直径为0.5μm～2μm。
3.如权利要求1或2所述的用于表面形貌测量的位移传感器， 其特征在于所述位移装置可为步进电机、音圈电机、直线电机或压 电陶瓷。
本发明的位移传感器用于表面形貌及轮廓的测量。
对于表面形貌测量，当前存在触针式接触测量和光学式非接触 测量两种方式，前者测量可靠，但可能对被测表面造成损害，且测 量时间过长；后者由于是非接触测量，对易损害的被测表面尤为合 适，而且测量速度快，但也存在对表面倾斜、反射率及表面微观形 貌敏感等问题。J.Kagami et al，Measurement of Surface profiles by the focusing method，Wear，134，2，PP221-230，1989一文所提供的聚焦探 测技术，是一种光学式非接触测量仪器，包括激光器和依次置放在 光路上的偏振分光镜、λ/4波片、位移装置及与其相联接的物镜，正 对偏振λ/4分光镜放置光电路转换器，入射光通过偏振分光镜和λ/4 波片，由物镜聚焦为一光点至被测工件表面，反射光返回并透射至 偏振分光镜、经光电转换器转换为电信号，再经自动聚焦控制电路、 驱动电路控制位移装置，使得物镜焦点在扫描测量时始终落在被测 工件表面上，物镜的移动描述了表面形貌信息，可由计算机进行处 理。当用户面对不同的表面形貌测量时，单一的接触式触针测量或 单一的光学非接触测量可能均难以满足要求，而同时备有两台不同 方式的测量仪器又将大大增加用户经济负担和使用不便。
本发明的目的在于提供一种用于表面形貌测量的位移传感器， 它由固定部分和可拆卸部分构成，固定部分可实现光学式非接触测 量，而装上可拆卸部分又可实现接触式测量，因而使一台仪器同时 具备接触和非接触两种测量手段，降低仪器成本，扩大应用范围。 本发明用于表面形貌测量的位移传感器，包括激光器和依次置放在 光路上的偏振分光镜、λ/4波片、位移装置及与其相联接的物镜，所 述偏振分光镜与光路成45°角，正对偏振分光镜与光路垂直放置聚 焦透镜、其焦点处放置光电转换器，光电转换器与自动聚集控制电 路、驱动电路、所述位移装置顺序通过电信号联接，上述各组成部 分均固定于一壳体内，其特征在于：
(1)所述壳体正对光路和物镜处开有通光孔，
(2)在通光孔处通过螺纹或紧固螺钉联接可拆卸测头，
(3)可拆卸测头由管状外壳及其内部一端带有触针、另一端固 接反射镜的测杆构成。
本发明用于表面形貌测量的位移传感器，所述测杆可以通过固 定于杆身的簧片和管状外壳柔性联接，所述触针直径可以为 0.5μm～2μm。
上述用于表面形貌测量的位移传感器，所述位移装置可以为步 进电机、音圈电机、直线电机或压电陶瓷。
本发明的传感器利用可拆卸测头的触针——反射镜测杆结构， 将激光聚集光束直接在被测工件表面扫描转换为对测杆上固接的反 射镜扫描，从而实现了接触式测量，垂直测量范围1mm，垂直测量 分辨率3nm，远远高于一般接触式垂直测量分辨率10nm的精度； 取下可拆卸测头，就实现了非接触测量，垂直测量范围1mm，垂直 测量分辨率亦达10nm，该传感器测量精度高、工作稳定可靠、使用 灵活，在一台仪器上同时能进行接触测量和非接触测量，降低仪器 成本，可广泛应用于研究机构和工业现场的表面形貌测量。
以下结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明位移传感器各组成部分示意图。
图2为本发明的可拆卸测头部分的示意图。
图3为本发明用于接触测量方式的示意图。
图4为本发明用于非接触测量方式的示意图。
构成图1所示传感器的一种实施方式为：激光器1采用2mw半 导体激光器、波长0.68μm，偏振分光镜2、λ/4波片3、与音圈电机5 相联的物镜4均依次置放在光路上；反射镜6和触针7装于可拆卸 测头内，11为被测工件，返回光则经过偏振分光镜2和透镜8到光 电转换器9成为电信号，再经过自动聚焦控制电路10和驱动电路控 制音圈电机5移动，使物镜4的光束始终聚焦在反射镜6的表面或 者被测工件11表面上。
图2表示的可拆卸测头由管状外壳12及可在其内部移动的一端 带有触针7、另一端固接反射镜6的测杆13构成，测杆13通过杆 身固定的簧片15和管状外壳12柔性联接，在实际中采用的一种触 针为直径2μm金刚石触针。
图3表示本发明用于接触测量方式，可拆卸测头21通过丝杆和 调节螺钉与传感器壳体20联接，传感器壳体20又可通过丝杆和调 节螺钉安装在立柱25上，被测工件11置放于Y工作台22和X工 作台23上，并整体放在平台24上，立柱和平台垂直连接。
图4表示本发明用于非接触测量方式，与图3区别仅在于将可 拆卸测头21从传感器壳体20卸下。
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