1.一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:包括测头装置、多边正棱柱,其中:所述测头装置包括:
激光器,用于向光波导阵列器件发射激光;
光波导阵列器件,用于对激光器发射的激光按照设定的频率F进行角度变化后发射至多边正棱柱和参考光电探测器,并且使得激光经多边正棱柱后,反射至测量光电探测器;
测量光电探测器,用于接收多边正棱柱反射的所述光波导阵列器件发射的激光;
参考光电探测器,用于接收所述光波导阵列器件发射的激光;
处理器,用于记录激光入射至所述参考光电探测器的时间t0和入射至所述测量光电探测器的时间t1,根据记录的时间t1和时间t0之间的时间差△t,计算出所述多边正棱柱的相对角度θ,所述相对角度θ作为被测物体在时间段△t内的旋转角度;
所述多边正棱柱用于搭载被测物体进行旋转,并接收所述光波导阵列器件发射的激光后,将激光反射至测量光电探测器。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:所述测头装置、多边正棱柱设置在壳体内,且所述激光器、光波导阵列器件、测量光电探测器、参考光电探测器相对于壳体固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:包括多个测头装置,当其中某一测头装置的测量光电探测器在光波导阵列器件角度调整范围内无法接收到激光时,则通过其他测头装置的参考光电探测器和测量光电探测器接收到激光的时间差来计算所述多边正棱柱的相对角度θ。
4.根据权利要求1所述的一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:所述光波导阵列器件对激光的角度调整范围大于等于360°/N,N为所述多边正棱柱的边数。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:所述测头装置包括依次排布的M个测量光电探测器,M为大于等于2的正整数;且M个所述测量光电探测器等角度分布在激光测量范围内。
6.根据权利要求1所述的一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:所述参考光电探测器设置在光波导阵列器件的角度调整范围边界。
7.一种基于时间测角的新型传感器的角度测量方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤S1:设置每组测头装置中光波导阵列器件调整后的激光入射至参考光电探测器的时间t0(j)等于0,并记录光波导阵列器件调整后的激光经多边正棱柱反射至M个测量光电探测器的时间分别为ti(j),其中ti(j)表示第j个测头装置中激光入射至该测头装置的第i个测量光电探测器的时间,i=1,...,M,M为所述测量光电探测器的数量,j=1,...,K,K为所述测头装置的数量;
步骤S2:根据激光入射至测量光电探测器的时间ti(j),依次计算该组测头装置在ti(j)时刻对应的多边正棱柱的相对角度θi(j),从而计算角度增量Δθi(j)为θi(j)‑θi‑1(j),所述角度增量Δθi(j)作为被测物体在t(i‑1)(j)时刻到ti(j)时刻之间的旋转角度。
8.根据权利要求7所述的一种基于时间测角的新型传感器的角度测量方法,其特征在于:设定时间间隔T,此时某一测头装置中的第i个所述测量光电探测器正好检测到激光入射,或第i个测量光电探测器是最近检测到激光入射的测量光电探测器时,计算时间间隔T时多边正棱柱的相对角度θi,即可获得被测物体在间隔时间T内的旋转增量角度。
9.根据权利要求7所述的一种基于时间测角的新型传感器的角度测量方法,其特征在于:
在当前测头装置的光波导阵列器件角度调整一个周期内,该测头装置的M个测量光电探测器中任意一个测量光电探测器无法接收到激光,或者该测头装置的M个测量光电探测器中M/2个测量光电探测器无法接收到激光,则切换至另一个测头装置;
切换后的测头装置在其光波导阵列器件角度调整一个周期内,该测头装置的M个测量光电探测器都可以正常接收到激光,或者该测头装置的M个测量光电探测器中M/2个测量光电探测器可以正常接收到激光,则角度增量Δθi(j)采用该切换后的测头装置进行计算,累加每一时刻的角度增量即可实现连续增量式角度计算,最终计算出任意时刻被测物体的旋转角度。
10.一种基于时间测角的新型传感器,其特征在于:包括测头装置、多边正棱柱,其中:所述测头装置包括:
激光器,用于向光波导阵列器件发射激光;
光波导阵列器件,用于对激光器发射的激光按照设定的频率F进行角度变化后发射至多边正棱柱和参考光电探测器,并且使得激光经多边正棱柱后,反射至测量位置敏感探测器;
测量位置敏感探测器,用于接收多边正棱柱反射的所述光波导阵列器件发射的激光;
参考光电探测器,用于接收所述光波导阵列器件发射的激光;
处理器,用于当激光入射至参考光电探测器时将时间计时清零,设定时间间隔△t,每隔时间间隔△t时记录激光入射至测量位置敏感探测器的位置Xi,根据记录的位置Xi与前一时间间隔记录的位置Xi‑1计算出所述多边正棱柱的相对增量角度θi,所述相对增量角度θi作为被测物体在时间段△t内的旋转增量角度;
所述多边正棱柱用于搭载被测物体进行旋转,并接收所述光波导阵列器件发射的激光后,将激光反射至所述测量位置敏感探测器。