基于F-P微小角度测量原理的装置设计与实验研究

目的:设计一套微小角度测量装置并对其展开实验研究。方法:基于F-P标准具微小角度测量模型,对微小角度测量装置进行机械结构设计与实验研究。结果:所设计的微小角度测量装置与ELCOMAT 3000自准直仪在±150″测量范围内,角度测量不确定度不大于0.050″,两者示值误差不大于0.58″。结论:微小角度测量装置与ELCOMAT 3000自准直仪对比实验结果证明,微小角度测量值准确可靠。微小角度测量装置整体结构设计简单且操作简便。

基于DVD光学头的二维微小角度测量研究

为了实现精密平台二维角度的在线检测,提出了一种基于DVD光学头的二维微小角度测量的方法。利用DVD光学头进行角度测量,是基于激光自准直原理,以四象限光电探测器作为检测元件,以固定在被测物上的反射镜作为被测元件进行测量的一种角度测量方法。搭建了基于英国RPI精密转台的实验系统,对测量方法进行了实验测试。结果表明:基于DVD光学读取头设计的二维角度测量装置测量范围为±110″,平均分辨率达到0.2″。该测量方法稳定、可行,且测量装置具有结构紧凑、成本低等特点。

基于法布里−珀罗标准具的微小角度测量及不确定度评定方法

研究了一种基于法布里−珀罗标准具多光束干涉成像的微小角度测量方法。通过计算同心干涉圆环圆心位置变化量(圆心位移量)和成像物镜焦距,实现反射镜微小偏转角度的测量。采用相对测量原理,构建了基于圆心位移量不确定度分量和成像物镜焦距不确定度分量的微小角度测量不确定度评定模型。选取2 mm间隔的F-P标准具进行微小角度的测量实验研究,并进行了数据处理。实验结果表明,在600″微小角度测量范围内,测量不确定度不大于0.132″;在40″微小角度测量范围内,测量不确定度不大于0.045″。该方法可为具有自校准特性的、更高准确度的微小角度测量的实现提供参考。

基于CCD的微小角度测量方法

针对光电转台转动静态参数的测试问题,提出一种应用激光器、CCD等器件的微小角度测量方法。通过CCD获取光电转台转动前后反射激光束在CCD靶面上的光斑位置,应用图像灰度级加权质心法提取光斑图像光心位置变化,最终通过数据统计算出微小角度值。实验结果证明,提出的微小角度测量方法具有结构简单、对准要求低、操作简单等特点,最小测角分辨率可达2.96μrad(0.6″)。

基于方形孔径微透镜阵列二维叠栅条纹的微小角度测量

提出了一种利用方形孔径微透镜阵列和微图形阵列产生的二维叠栅条纹测量微小角度的方法。分析了不同尺寸阵列产生的二维叠栅条纹的节距变化规律,推导了微小旋转角度的表达式,对叠栅条纹的节距与阵列夹角之间的关系进行了理论分析与实验测量。研究结果表明,当微图形阵列的窗口边长小于微透镜阵列的透镜元宽度时,叠栅条纹的节距变化较平缓,且对微图形与微透镜阵列间的夹角θ的变化较敏感,这有利于提高测量结果的准确性;当微图形阵列的窗口边长为0.3mm,微透镜阵列的透镜元宽度为0.4mm时,节距与夹角θ间关系的实验结果与理论结果总体一致。

F-P标准具多光束干涉成像实现微小角度自校准测量

利用干涉级次小数部分计算得到成像物镜相对焦距值,结合微小角度引起的相对位移值,实现微小角度测量的自校准。仿真计算了小数重合法的算法误差及温湿度误差,并实现了F-P间隔计算结果的修正,设计了可自校准的微小角度测量实验装置,通过测量实验得到了间隔修正前后成像物镜焦距值及微小角度测量结果。实验结果表明:在当前实验条件下,经修正后的焦距测量相对扩展不确定度从0.014减小到0.007,600″测量范围内的角度测量不确定度从0.132″减小到0.084″,微小角度测量的准确度得到有效提升。

精密光电小角度测量技术研究

提出一种能够实现目标微小角度精密测量和空间精密角度定位的新型光电测量系统。首先建立了基于动态光学理论的光电小角度测量模型和空间基准传递模型,阐述了系统测量原理;然后基于测量模型和误差来源进行总体的方案设计,提出以降低误差为目的的系统方案设计,并且使用最小二乘法进行角度误差补偿;最后进行了系统小角度测量精度和空间定位角度精度测试。最终实验结果表明,小角度测试误差±0.6″,空间角度基准传递（横竖轴）误差≤1″,可以满足通常条件下的使用要求。

SAW陀螺效应声光衍射角度及其微小变化的CCD检测系统(英文)

声表面波(SAW)陀螺效应表现为SAW介质旋转角速度Ω对SAW波速的调制作用,以及对布拉格衍射角的调制作用.因此,通过测量声光布拉格衍射光的偏转角度,可以反推被测SAW介质的旋转角速度Ω.理论计算表明布拉格衍射角及其变化十分微小(弧分、秒数量级),所以能否在实践中成功地检测受Ω调制的布拉格衍射角,关系到SAW陀螺效应声光探测和检测方案的成败.在扼要说明了Ω调制布拉格衍射角的物理原理后,初步设计了布拉格衍射角的CCD测量系统并讨论了影响其测角精度的若干关键技术.

用于血栓弹力图仪的光电微小转角测量装置

血栓弹力图仪是测量全血凝结和纤溶过程动态变化的仪器,其关键技术之一是微小转角的测量。本文根据光杠杆原理,采用激光器结合光电位置传感器(PSD),研制了一套用于血栓弹力图仪的微小转角光学测量装置,其中PSD产生的微弱光电流信号经过I/V转换和差动电路放大,再采用sym3小波进行滤波去噪。之后选用不同粘度的液体进行实验,初步验证了该转角测量装置的可行性。