[發(fā)明專利]天文經(jīng)緯儀方位碼盤刻劃改正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210366480.4
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102879012A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程向明;蘇婕;陳林飛;楊磊;王建成;李彬華;張益恭;冒蔚;鐵瓊仙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院云南天文臺
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 昆明正原專利商標(biāo)代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天體測量誤差改正技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種角度編碼器刻劃誤差的測量與改正。

背景技術(shù)

角度測量的方法多種多樣，大致可以分為機(jī)械法（如多齒分度盤、杠桿法）、電磁法（如圓磁柵測角、圓感應(yīng)同步器）和光電法（如光學(xué)分度頭、度盤、正多面棱體測角、碼盤測角、光柵測角、環(huán)形激光測角、激光干涉測角）等。在直徑35公分的碼盤上，要求測量精度達(dá)到0.01角秒，目前尚遠(yuǎn)未做到。

機(jī)械法以多齒分度盤為代表，采用高精度齒輪作為分度依據(jù)，而且可以通過差動的方式提高分辨率和精度。該方法的優(yōu)點是精度較穩(wěn)定，整周測量精度較高；其缺點是精度達(dá)到0.1角秒后很難再繼續(xù)提高，這主要是由于多層差動累加時各層同心誤差要求極高難以達(dá)到。此外儀器設(shè)備笨重，操作要求極高。

電磁法以圓感應(yīng)同步器為代表，采用電磁感應(yīng)將角位移轉(zhuǎn)換為電信號的方式進(jìn)行角度測量，精度可以達(dá)到0.5角秒。該方法的優(yōu)點是對環(huán)境要求較低，可用于機(jī)床等惡劣條件；缺點是存在漂移，抗干擾較差以及壽命較短。目前，此方法的測量精度也很難達(dá)到0.01角秒。

光電法中類型較多，精度相對較高。

圓光柵采用在玻璃圓盤的圓平面上刻制徑向光柵或切向光柵以之與指示光柵產(chǎn)生莫爾條紋的方法測量角度。該方法一般可達(dá)到約0.2角秒的整周精度，最高可達(dá)0.05角秒，但高精度的圓光柵極難制得，價格昂貴，更重要的是遠(yuǎn)未達(dá)到在每一角度上的測量精度都是0.01角秒的要求。

環(huán)光柵是在一個鋼環(huán)的圓柱面上刻制柵線，以之與指示光柵產(chǎn)生莫爾條紋測量角度。屬于光柵式精密測角器件，具有非接觸式測量、安裝方便、數(shù)字化讀數(shù)等優(yōu)點。該器件的精度與圓光柵相近。

環(huán)形激光測角采用激光陀螺原理測出角速度，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)動角度。該方法可達(dá)到0.1角秒的測量精度，但該方法技術(shù)難度很大，只有少數(shù)國家掌握，而且技術(shù)尚未成熟。

激光干涉測角是利用干涉的辦法，將小角度轉(zhuǎn)化為干涉條紋的移動從而實現(xiàn)測角。這一方法的精度目前最高，國外有研究報道可達(dá)到0.002角秒的靈敏度，但這僅限于小角度的測量，其整周測量的精度一般約為0.1角秒，最高可達(dá)0.04角秒，但儀器相當(dāng)復(fù)雜昂貴，僅一臺商品化的激光干涉儀就需要上百萬元，更遑論高精密測量以及所需的相關(guān)設(shè)施了。

目前常用的角度編碼器有度盤、碼盤、圓感應(yīng)同步器、圓光柵、環(huán)光柵等。多功能天文經(jīng)緯儀采用了英國雷尼紹公司的環(huán)光柵進(jìn)行角度測量。由于費用以及技術(shù)壁壘等原因，所選的器件具有約0.8角秒的刻劃誤差（該公司所提供的最好的環(huán)光柵產(chǎn)品仍存在0.5角秒的刻劃誤差），這使得多功能天文經(jīng)緯儀（樣機(jī)）的觀測精度受到了影響。因此必須采用天文方法，對該器件的刻劃誤差進(jìn)行精確測定和改正。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有天文經(jīng)緯儀的方位碼盤存在刻劃誤差，影響觀測精度的問題，本發(fā)明提供一種天文經(jīng)緯儀方位碼盤刻劃改正方法，其技術(shù)方案如下：

天文經(jīng)緯儀方位碼盤刻劃改正方法，包括以下順序步驟：

步驟1：安裝設(shè)備：

在沿經(jīng)緯儀的方位碼盤外周的上盤上安裝四個呈對徑正交分布的讀數(shù)頭，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90°，所述方位碼盤為環(huán)光柵角度編碼器，所述上盤安裝在經(jīng)緯儀的方位軸端上；所述經(jīng)緯儀包括經(jīng)緯座和安裝在經(jīng)緯座上的望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡的后端安裝有帶CCD照相機(jī)的測微儀；

選取若干顆待測恒星i，對每顆待測恒星i按以下步驟2至步驟6進(jìn)行觀測和計算；

步驟2：獲取待測恒星i的星過記錄時刻初值t₀：

選擇其中一個待測恒星i，先將經(jīng)緯儀的方位碼盤旋轉(zhuǎn)至方位角A，在待測恒星i星像通過經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡視場中垂線之前12秒鐘時刻，先用CCD照相機(jī)對待測恒星i星像露光6秒鐘，接著用12秒鐘時間將經(jīng)緯儀的經(jīng)緯座的繞方位軸旋轉(zhuǎn)，使方位碼盤旋轉(zhuǎn)至方位角A+180°，并將望遠(yuǎn)鏡繞水平軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度為待測恒星i的天頂距的兩倍角度，使望遠(yuǎn)鏡再次指向該待測恒星i并露光6秒鐘，通過以下公式計算待測恒星i的星過記錄初值t₀：

t₀＝(t^(A)+t^(A+180°))/2+Δx·k/cosδ；