本发明专利技术公开了光学测量技术领域的一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，旨在解决现有技术中的光电式位移装置均采用透镜或透镜组来实现光线的准直，由于光学透镜的自身特点，导致加工成本高、结构复杂、适用场景限制等技术问题。所述装置包括点光源、菲涅尔透镜、线阵CCD、数据采集处理电路，线阵CCD与数据采集处理电路电性连接；点光源发出的发散光束通过菲涅尔透镜准直为平行光束，照射于线阵CCD上，菲涅尔透镜与线阵CCD之间的照射路径上用于布设被测物或其标识物。
【技术实现步骤摘要】
一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置
本专利技术涉及一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，属于光学测量
技术介绍
光电式位移装置是采用光电感应原理实现非接触测量的一类测量设备。其主要用于安装在水工建筑物或其他工程建筑物上，用于自动测量建筑物水平方向和垂直方向的位移。由于该类装置可真正实现非接触式测量，且具有测量精度高、无漂移、可靠性强、安装方便等特点，因而得到了广泛的推广应用。光电式位移装置所测量的是被测物或其标识物平行于线阵光电耦合器件（ChargeCoupledDevice，CCD）且沿着CCD方向的一维方向上的变化量。由于点光源所发出的光是发散的，如果不进行准直，即使被测物或其标识物未发生平行于线阵CCD方向上移动，假如被测物或其标识物发生垂直线阵CCD移动，由点光源照射被测物或其标识物而在线阵CCD上的阴影位置也会发生变化，因而便无法实现光电式位移装置的精确测量。因此，为满足光电式位移装置测量精度，必须先将点光源发出的光准直成平行光。目前，光电式位移装置均采用透镜组来实现光线的准直，其工作原理均为：首先将点光源发出的光经过透镜准直成平行光，平行光照射到被测物或其标识物上，在其后的线阵CCD上形成一阴影，通过信号采集及处理，测量出该阴影在线阵CCD上的位置，从而可以得到被测物或其标识物相对于装置的位置坐标。为将点光源准直成平行光，需要采用高品质的准直透镜。光学透镜加工工艺复杂，加工成本高，为消除球差，需采用两个正负透镜进行胶合，同时为了控制仪器体积，有时还需要增加一片扩束镜片，为了将这些镜片装卡在一起，还需要加工一装配附件，不仅增加了结构的复杂性，还增加了生产加工成本。另外，由于光学透镜容易受潮发霉，如果应用在大坝观测这种潮湿环境下，难以解决其长期工作条件下的稳定性和可靠性，因而对其使用场景造成了很大限制。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，以解决现有技术中的光电式位移装置均采用透镜或透镜组来实现光线的准直，由于光学透镜的自身特点，导致加工成本高、结构复杂、适用场景限制等技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，包括点光源、菲涅尔透镜、线阵CCD、数据采集处理电路，线阵CCD与数据采集处理电路电性连接；点光源发出的发散光束通过菲涅尔透镜准直为平行光束，照射于线阵CCD上，菲涅尔透镜与线阵CCD之间的照射路径上用于布设被测物或其标识物。进一步地，还包括一侧开口的外壳和压合于外壳开口处的底板，所述外壳设有两个对向透光的腔室，点光源和菲涅尔透镜设于其中一个腔室内，线阵CCD、数据采集处理电路设于另一个腔室内，所述被测物或其标识物布设于两腔室之间。进一步地，底板与外壳之间压合有垫片。进一步地，还包括光源座和光源支架，所述点光源设于光源座上，所述光源座通过光源支架与底板或／和外壳固定连接。进一步地，还包括透镜支架，所述菲涅尔透镜通过透镜支架与底板或／和外壳固定连接。进一步地，还包括与底板或／和外壳固定连接的CCD驱动板，所述线阵CCD设于CCD驱动板上，线阵CCD通过CCD驱动板与数据采集处理电路电性连接。进一步地，点光源与菲涅尔透镜之间或／和菲涅尔透镜与线阵CCD之间的照射路径上还设有反射镜。进一步地，还包括反光镜支架，所述反射镜通过反光镜支架与底板或／和外壳固定连接。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：采用菲涅尔透镜代替传统光学透镜作为准直部件，由于菲涅尔透镜成本比普通凸透镜低很多，因此大幅降低了准直部件的成本，同时解决了玻璃镜头因工作环境潮湿发霉影响仪器长期稳定性及可靠性的问题，扩大了环境适应性。由于一片菲涅尔透镜可以代替多个镜片组成的镜片组，因而简化了准直部件的结构，同时不再需要镜片的装卡部件，也简化了仪器结构，方便仪器装配调试，减少人员投入，利于推广应用。附图说明图1是本专利技术装置实施例的原理示意图；图2是本专利技术装置实施例的外部结构示意图；图3是本专利技术装置实施例的内部结构示意图。图中：1、点光源；11、光源座；12、光源支架；2、菲涅尔透镜；21、透镜支架；3、被测物或其标识物；4、线阵CCD；41、CCD驱动板；5、阴影；6、数据采集处理电路；7、底板；71、外壳；8、垫片；9、反射镜；91、反光镜支架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。菲涅尔透镜（Fresnellens）又名螺纹透镜，多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，其纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。菲涅尔透镜具有凸透镜的功能，但其成本比普通凸透镜低很多，且具有薄、轻以及便于加工等特点，因此广泛应用于太阳能聚光、投影仪、背投电视、汽车前灯、便携式放大镜上。迄今为止，还未发现有将菲涅尔透镜应用在光电式位移装置上的相关论文和专利的文献报道。基于菲涅尔透镜具有凸透镜的功能，且成本低、体积小、易加工、不易霉变的特点，本专利技术具体实施方式提出了一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置。如图1所示，是本专利技术装置实施例的原理示意图，点光源1发出某一中心波长的光，该光以一定的发散角向前传播，直至照射到菲涅尔透镜2上，由于菲涅尔透镜2的聚光作用，在光穿过菲涅尔透镜2后，发散光束被准直成平行光束，平行光束照射到被测物或其标识物3上，在其后的线阵CCD4上形成一阴影5，数据采集处理电路6根据该阴影5的位置，便可得到被测物或其标识物3与线阵CCD4在竖直方向上的相对位置，当被测物或其标识物3发生竖直方向移动时，其在线阵CCD4上的阴影5的相对位置也会发生相应变化，根据线阵CCD4上阴影位置变化量，反推出被测物体或其标识物3的移动量，进而得到待测建筑物在该测点处的变形量，实现建筑物位移的自动化测量。如图2所示，是本专利技术装置实施例的外部结构示意图，包括一侧开口的外壳71和压合于外壳71开口处的底板7，底板7与外壳71之间压合有垫片8，起到密封作用，避免外界灰尘对内部元器件造成污染。所述外壳71设有两个对向透光的腔室，两腔室之间通过预先开设的透光口进行光线传递，透光口镶嵌有有机玻璃，被测物或其标识物3布设于两腔室之间。本专利技术装置实施例为一种基于菲涅尔透镜的光电式引张线仪，本实施例中，被测物或其标识物3为一线体，起到位置参照标识的作用，将本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，其特征是，包括点光源（1）、菲涅尔透镜（2）、线阵CCD（4）、数据采集处理电路（6），线阵CCD（4）与数据采集处理电路（6）电性连接；/n点光源（1）发出的发散光束通过菲涅尔透镜（2）准直为平行光束，照射于线阵CCD（4）上，菲涅尔透镜（2）与线阵CCD（4）之间的照射路径上用于布设被测物或其标识物（3）。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，其特征是，包括点光源（1）、菲涅尔透镜（2）、线阵CCD（4）、数据采集处理电路（6），线阵CCD（4）与数据采集处理电路（6）电性连接；
点光源（1）发出的发散光束通过菲涅尔透镜（2）准直为平行光束，照射于线阵CCD（4）上，菲涅尔透镜（2）与线阵CCD（4）之间的照射路径上用于布设被测物或其标识物（3）。
2.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，其特征是，还包括一侧开口的外壳（71）和压合于外壳（71）开口处的底板（7），所述外壳（71）设有两个对向透光的腔室，点光源（1）和菲涅尔透镜（2）设于其中一个腔室内，线阵CCD（4）、数据采集处理电路（6）设于另一个腔室内，所述被测物或其标识物（3）布设于两腔室之间。
3.根据权利要求2所述的基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，其特征是，底板（7）与外壳（71）之间压合有垫片（8）。
4.根据权利要求2所述的基于菲涅尔透镜的光电式位移装置，其特征是，还包括光源座（11）和光源支架（12），所述点...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学胜，蒋传生，袁颖华，
申请(专利权)人：南京南瑞水利水电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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