[發明專利]線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量入射角度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410206029.5
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103940404A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 李彥超;高揚;楊九如;冉玲苓;柳春郁;楊瑞海;杜軍;丁群;王春暉;馬立峰;于偉波
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量入射角度的裝置及方法，屬于光學領域。

背景技術

精密角度測量是工程領域一直需要面對和解決的問題。隨著科學技術的發展，角度測量設備和測量方法不斷的推陳出新，如碼盤、永磁同步電機、激光掃描儀、感應同步器、空間傅里葉光譜儀和四象限探測器測角等高準確度測角器件及利用這些器件開發的測角設備的大量應用，為工程設計和檢測人員提供了大量角度測量問題的解決辦法。測角方法包括CCD光學測角法、PIP干涉測量法、成像式光柵自準直測角法、基于莫爾條紋的自準直測角法等。利用這些方法一般都不能達到高準確度角度測量的要求。

發明內容

本發明目的是為了解決現有測角技術不能達到高準確度角度測量的要求的問題，提供了一種線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量入射角度的裝置及方法。

本發明所述線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量入射角度的裝置，它包括線性調頻激光器、第一反射鏡、第二反射鏡、平面標準鏡、會聚透鏡、光電探測器、濾波器、前置放大器、A/D轉換電路和DSP微處理器；

線性調頻激光器發出線性調頻線偏振光，所述線性調頻線偏振光經第一反射鏡和第二反射鏡兩次反射后，以θ₀角入射至平面標準鏡；經平面標準鏡前表面透射的光束在平面標準鏡內、經平面標準鏡的后表面和前表面多次反射后獲得多束反射光，該多束反射光經平面標準鏡的前表面透射之后與經平面標準鏡前表面反射后的光束均通過會聚透鏡會聚到光電探測器的光敏面上；

光電探測器的電信號輸出端與濾波器的輸入端相連；

濾波器的輸出端與前置放大器的輸入端相連；

前置放大器的輸出端與A/D轉換電路的模擬信號輸入端相連；

A/D轉換電路的數字信號輸出端與DSP微處理器的數據輸入端相連，由DSP微處理器處理數據來獲取入射至平面標準鏡的光束的入射角θ₀。

所述線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量入射角度的裝置的方法包括以下步驟：

步驟一、線性調頻激光器發出線性調頻線偏振光兩次反射后，以θ₀角入射至平面標準鏡；

步驟二、獲取入射至光電探測器的光束的總光場E_Σ(t)：

E_Σ(t)＝E₁(t)+E₂(t)+...+E_m(t)，m為大于或等于的正整數；

其中：E₁(t)為光束經平面標準鏡前表面反射后的反射光場，且按公式

E1(t)=α1E0exp{i[ω0(t-lc)+k(t-lc)2]}]]>獲取；

上式中：α₁為系數，α₁＝γ，γ為光從周圍介質射入平面標準鏡時的反射率；E₀為入射光場振幅；ω₀為入射光場角頻率；t為時間；k為調頻帶寬的變化率，且T為調頻周期，ΔF為調頻帶寬；c為光速；

E₂(t)，...，E_m(t)為在平面標準鏡的后表面和前表面多次反射后獲得多束反射光的反射光場；