[發明專利]一種高分辨率的滾轉角測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201210286430.5
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102818541A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 王昭;湯善治;高建民;鐘麗紅;郭俊杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;陜西恒通智能機器有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種高分辨率的滾轉角測量裝置，其特征在于：包括雙頻激光器（1）、1/2波片（7）、凸透鏡（8）、平面反射鏡（9）和角錐反射鏡（10）；所述雙頻激光器（1）的光軸后設置有分光棱鏡（2），所述分光棱鏡（2）的透射光軸上依次設置有1/4波片（5）和五五分光鏡（6）；所述分光棱鏡（2）的反射光軸上依次設置有第一檢偏器（3）和第一光電接收器（4）；所述五五分光鏡（6）的透射光軸下方設置有角錐反射鏡（10）；所述角錐反射鏡（10）與凸透鏡（8）相向設置，且凸透鏡（8）光軸后焦平面上設置有平面反射鏡（9）；所述1/2波片（7）設置在角錐反射鏡（10）和凸透鏡（8）之間；所述五五分光鏡（6）的反射光軸上依次設置有第二檢偏器（11）和第二光電接收器（12）；所述第一光電接收器（4）和第二光電接收器（12）的輸出端連接有相位計（13），所述相位計（13）輸出端連接有計算機（14）。

2.根據權利要求1所述的一種高分辨率的滾轉角測量裝置，其特征在于：所述五五分光鏡（6）的透射光軸與角錐反射鏡（10）的中心軸平行設置，間距為h；所述角錐反射鏡（10）的中心軸與凸透鏡的主軸平行，間距為Δh；且h與Δh滿足關系h/Δh=n，n為整數。

3.一種基于權利要求1的高分辨率的滾轉角測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）雙頻激光器（1）發出的光束經過分光棱鏡（2）后，被分成兩束光，其中反射光束經過第一檢偏器（3）后，被第一光電接收器（4）接收，視為參考信號；

2）由分光棱鏡（2）出射的透射光束經過1/4波片（5）后，入射到五五分光鏡（6），五五分光鏡（6）的透射光束經過1/2波片（7），經凸透鏡（8）聚焦后，被平面反射鏡（9）反射，再經凸透鏡（8）平行出射，再經過1/2波片（7）；接著被角錐反射鏡（10）反射后平行入射且經過1/2波片（7），第2次經凸透鏡（8）聚焦被平面反射鏡（9）反射，再經凸透鏡（8）平行射出，經過1/2波片（7）后，再次被角錐反射鏡（10）反射；由于角錐反射鏡（10）、1/2波片（7）、凸透鏡（8）和平面反射鏡（9）共同構成內部反射腔；光束在腔內經過多次往返，并逐漸靠近凸透鏡（8）光軸，當該光束與凸透鏡（8）光軸重合時，其透過凸透鏡（8），以0°角入射到平面反射鏡（9）后被原路反射回來；接著該光束沿著原路返回；

3）光束經過多次往返透過1/2波片（7）后原路出射；經五五分光鏡（6）反射后，經過第二檢偏器（11）后被第二光電接收器（12）接收，視為測量信號；

4）測量信號與參考信號通過相位計（13）鑒相后，將數據傳送給計算機（14），計算機（14）根據相位變化與滾轉角關系解調計算出1/2波片（7）的滾轉角即為被測滾轉角。