[發(fā)明專利]激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110328455.2
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102506768A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁雅軍;劉勇;王東偉;宋金城
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天計量測試技術(shù)研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于幾何量計量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對具有動態(tài)測試功能的激光小角度測量裝置的動態(tài)特性進(jìn)行校準(zhǔn)的方法及裝置。

背景技術(shù)

激光小角度測量裝置是一種采用正弦原理，以邁克爾遜干涉法測量小角度的高精度儀器。該裝置主要包括激光干涉儀(主要由激光光源7、相位計4和光電接收器5組成)，在激光干涉儀前方設(shè)置的分光鏡組(主要由3個平面反射鏡3和1個偏振分光棱鏡10組成)，在分光鏡組前方設(shè)置的正弦臂13，正弦臂13單獨(dú)放置在回轉(zhuǎn)裝置2上方，通過微動機(jī)構(gòu)17推動回轉(zhuǎn)裝置微轉(zhuǎn)動，從而帶動正弦臂13微轉(zhuǎn)動。

正弦臂13相對中心兩側(cè)對稱安裝角隅棱鏡1，兩角隅棱鏡1中心距離構(gòu)成了正弦臂的臂長D。當(dāng)正弦臂繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)角度θ時，激光干涉儀測量光程差變化為H，與正弦臂臂長D存在的正弦關(guān)系sinθ＝H/D，圖1為所示激光小角度測量裝置測角原理。

國際上許多計量機(jī)構(gòu)將激光小角度測量裝置作為小角度計量的基準(zhǔn)，用于光學(xué)自準(zhǔn)直儀，電子水平儀等高精度小角度測角儀器的校準(zhǔn)。

當(dāng)激光小角度測量裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(即相位計4和光電接收器5)具有外部觸發(fā)信號接口，就可以實(shí)現(xiàn)激光小角度測量裝置在連續(xù)運(yùn)動狀態(tài)下，觸發(fā)采集測試數(shù)據(jù)，或者實(shí)現(xiàn)利用觸發(fā)信號與其他設(shè)備同步采集數(shù)據(jù)的功能，就是激光小角度測量裝置的動態(tài)測試功能。而激光小角度測量裝置及相似的測角裝置動態(tài)性能校準(zhǔn)一直以來是個難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置，其實(shí)現(xiàn)激光小角度測量裝置的動態(tài)指標(biāo)的校準(zhǔn)，所述的動態(tài)指標(biāo)包括動態(tài)分辨力、測角誤差和測量重復(fù)性。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其為外部觸發(fā)信號裝置，包括一個長方形加長臂，加長臂的一端部連接一塊金屬柵尺，該柵尺的前方設(shè)置一個槽式光電開關(guān)，柵尺插于光電開關(guān)的凹形槽中間部位。

如上所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其所述的柵尺采用薄鋼板加工而成，大小為30×20mm；該柵尺以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為d1＝1mm，d2＝1.5mm或d3＝2mm，明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和。

如上所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其所述的加長臂為鋁制，長度在200～400mm，其可固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上。所述的光電開關(guān)響應(yīng)時間優(yōu)于50ns。

本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)分辨力測試方法如下：

該激光小角度測量裝置動態(tài)分辨力測試采用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器產(chǎn)生的連續(xù)方波作為外部觸發(fā)信號源，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號自動實(shí)時采集數(shù)據(jù)y并進(jìn)行顯示存儲；

根據(jù)測量分辨力指標(biāo)d，選取外部觸發(fā)信號頻率f，選擇原則為f≥f′，其中f′為測量頻率，

v為回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，d為測量分辨力指標(biāo)，

計算相鄰兩次采集數(shù)據(jù)的差值即為分辨力測量值，通過與分辨力指標(biāo)d比較來實(shí)現(xiàn)對激光小角度測量裝置分辨力的測試，即

y_n+1-y_n≤d，y_n+1為第n+1次采集數(shù)據(jù)，y_n為第n次采集數(shù)據(jù)，n為整數(shù)。

本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差測試方法如下：

將加長臂的一端固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上，加長臂的另一端連接一塊金屬柵尺，該柵尺插入光電開關(guān)的凹形槽中間部位；所述的柵尺大小為30×20mm；該柵尺以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為d1＝1mm，d2＝1.5mm或d3＝2mm，明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和；

通過柵尺作為光電開關(guān)的電平變化的產(chǎn)生裝置；通過柵尺上帶有的暗柵線，可將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，此時光電開關(guān)產(chǎn)生低電平向高電平的跳變，即上升沿；將光電開關(guān)的上升沿電平變化作為外部觸發(fā)信號，觸發(fā)激光小角度測量裝置進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并實(shí)時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)；