[發明專利]激光測距儀接收視場標定及光軸平行度測量的裝置和方法

有效

• 申請號: 201510272002.0
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN105137415B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 許春曉;陶宇亮;顏凡江;穆生博;李凌
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01B11/26
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及視場標定及測量技術，特別是指一種基于輔助光源進行中心視場標定和接收視場精確測量的裝置和方法。

背景技術

空間遠距離激光測距系統主要應用在星載對地激光測高、空間小目標測量、空間交會對接等領域，激光發射角通常很小，微弧度至毫弧度量級，為了避免背景雜光對探測靈敏度的影響，接收系統視場角也盡量小，而且接收視場必須與發射視場高精度匹配，微小的光軸夾角誤差都會導致遠距離探測時回波能量的降低損失和探測概率的降低。因此接收視場與發射視場的高精度和高穩定度匹配對于空間激光測距系統是非常重要。

對于激光測距系統而言，發射光軸決定了目標距離處的光斑位置，為保證回波探測的高概率與高信噪比，發射的光斑必須被接收視場所覆蓋，該視場的大小一般由接收系統的光學設計決定，該視場的指向角則由接收光軸所確定。因此，接收光軸與發射光軸的共軸度對激光測距儀性能至關重要。例如，在星載對地激光測距系統中，工作距離通常為400km～500km，激光收發光軸夾角的微小偏差都會導致發射光斑偏出或者部分偏出接收視場，從而導致回波信號能量下降乃至丟失，減低探測概率和系統信噪比；在空間小目標大動態范圍激光測距系統中，激光收發光軸的微小偏差會導致發射光斑與接收視場偏差隨著距離的增大不斷增大，因此會影響此種系統的最遠探測距離，降低探測概率和系統信噪比。

因此，激光測距系統地面裝調測試的時候需要對光軸匹配性進行測量和標校，使得接收光機系統中心視場與發射光軸高精度配準，對中心視場和邊緣視場進行標定和測量。此外，系統裝調完成后，經歷各種環境實驗、室內測試、外場測試，受到各種力、熱、電的環境影響，準確的檢測光軸平行度和接收中心視場偏移對于確定系統狀態是非常重要的。

現有的測試方法都是針對收發光軸的匹配度的測試裝置和方法，不同的激光測距系統采用的測試裝置和方法均不同，但是針對接收視場的標定和測試尚沒有相關文獻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用長焦距平行光管、精密刻度漫透射板和高光束質量的輔助光源，能夠實現角度偏移量的精確測量和收發光軸的高匹配度裝調，相比其它裝置與方法，可以實現高精度、定量測量光軸夾角和視場范圍。

本發明目的通過如下技術方案予以實現：

提供一種激光測距儀測量裝置，用于激光測距儀接收中心視場標定和測量，或用于激光測距儀發射和接收光軸平行度測量，包括輔助標定光源、光束整形與精密調整組件、漫透射板、功率計、平行光管、待測激光測距系統及示波器；

所述光束整形與精密調整組件包括激光擴束鏡頭、能量衰減器、激光匯聚透鏡和精密調整架組成；擴束鏡頭、能量衰減器和匯聚透鏡均安裝在三維精密調整架上；漫透射板放置在激光匯聚透鏡的焦平面上；

所述待測激光測距系統包括激光發射機、接收光學系統、探測及放大電路系統；漫透射板放置在平行光管的焦平面處，激光發射機發出的激光通過平行光管匯聚后在漫透射板上形成光斑；

輔助標定光源(1)發出的激光光束，經過激光擴束鏡頭(201)的準直擴束后，調整能量衰減器(202)的不同衰減倍率，再耦合到匯聚透鏡(203)中，在漫透射板(3)上形成光斑，通過平行光管(5)傳輸至接收光學系統(602)，經探測及放大電路系統(603)發送至示波器(7)；需要測試入射到平行光管(5)內的光功率P時，將功率計(4)放置在漫透射板(3)與平行光管(5)之間，距離平行光管(5)焦平面的距離為：d＝D1*f/D2，D1為功率計的有效接收口徑，D2為平行光管的口徑，f為平行光管的焦距。

同時提供一種激光測距儀發射和接收光軸平行度測量的方法，包括如下步驟：

1)待測激光測距系統的收發光軸平行度裝調完成后，開啟激光發射機，由激光發射機發出的激光通過平行光管匯聚后在漫透射板上形成光斑A，記錄光斑A的位置；

2)關閉激光發射機，開啟輔助標定光源，發出激光光束，經過激光擴束鏡頭的準直擴束后，再耦合到匯聚透鏡中，在漫透射板上形成光斑，調整精密調整架，使光斑匯聚到漫透射板的中心，漫透射板的中心即為平行光管焦平面的中心；