角度测量技术的发展

角度测量是几何量计量技术的重要组成部分。本文对近年来常用的几种角度测量方法及其发展进行了介绍 ,主要介绍了其中最具有发展前途的光学测角技术。对圆光栅测角法、激光干涉测角法和环形激光测角法分别进行了详细的介绍 ,给出了每种方法的测量原理和应用场合 。

激光回馈效应及其传感应用研究的进展

对基于激光回馈效应的传感应用研究进展进行了综述。由于激光回馈引起激光器功率波动一个条纹对应外部反射镜移动半个光波波长,功率波动深度与传统双光束干涉系统相当,基于该现象的激光回馈干涉仪与传统的干涉仪相比具有相同的相位灵敏度。但其结构简单、紧凑、易准直的特点,引起了国内外科研者浓厚的兴趣,开发了很多全新概念、经济实用的精密测量仪器。对激光回馈效应在位移测量、速度测量、振动测量、距离测量、角度测量和形貌测量中的原理进行了介绍,同时对各传感应用系统进行了评述。

双频激光干涉测角中角锥镜的不对称性对测角精度影响的分析

对双频激光干涉测角中反射镜组内两角锥镜的不对称性进行了分析,包括两反射角锥镜的制造工艺误差——两反射角锥镜的厚度偏差,以及安装偏差——两反射角锥镜前表面不平行度。推导出了由于该类误差带来的测角影响,建立了精确的角度测量模型。

小角度测量的光学方法

光学方法是一种精确测量小角度的主要方法和重要手段.通过综述光学自准直法、内反射法、激光干涉法和环形激光法等测角方法的测量原理,给出典型实验装置,比较了各种方法的优缺点,并对它们的使用场合进行了探讨.

基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法

针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。

激光动态测角系统

动态测角应用广泛，技术难度大。应用环形激光传感器（ＲＬＳ）设计成功的动态测角系统，具有精度高，测量快，结构简单，操作方便等优点。ＲＬＳ输出信号作速度反馈，控制系统控制转台恒速转动，光学指零传感器将反射光束转换成电脉冲，控制计数器工作，通过多次重复测量和计算机数据处理，使重复测量精度达到±０．２ａｒｃｓｅｃ。

机械抖动偏频激光陀螺静态测角方法

阐述采用机械抖动偏频激光陀螺进行静态角度测量的原理,分析测角随机误差与激光陀螺角随机游走系数、测量时间的关系,通过转台分度误差实验验证了测角随机误差公式。采用排列互比法对测角系统误差和转台分度误差进行分离。实验与理论分析表明,静态测角方法具有良好的环境适应性和稳定性,测角随机误差优于0.26″,系统误差优于1″。最后分析了进一步减小测角随机误差和系统误差的措施。

激光陀螺动态测角仪瞄准指示装置的研究

动态测角应用广泛,技术难度大,利用激光陀螺研制的测角系统具有精度高,测量快,动态响应范围宽等特点。其中的瞄准指示装置为测量提供基准点,其精度及快速响应能力尤为重要。文章介绍了瞄准指示装置的光路结构以及瞄准原理,并通过对信号的仿真分析误差,在实验中结合激光陀螺的运用背景对其动态响应能力进行了测试,得到了在较低转速情况下的指零信号,验证了其可行性,提出了研制过程中需要注意的问题,为进一步研究在高速情况下信号的稳定性提供了基础。

标准硅球直径测量中的光路对准

针对标准单晶硅球直径精密测量的需要,本文在介绍标准硅球直径测量系统原理并分析其光路特点的基础上,根据建立的数学模型,对激光束斜入射标准板时产生的椭圆干涉图像进行了分析,并对不同入射角度时干涉环中心点带来的直径测量误差进行了研究。分析结果显示,在给定的实验条件下,当入射角为10-3rad时,误差已达6.6nm。提出了一种精确调整光束垂直入射平板的方法,实验结果表明,此方法能够使光束入射角的调整优于10-5rad,满足系统测量的要求。

基于激光测量的高速非接触角度检测技术研究

提出了一种基于光学三角法测距原理的高速非接触光学角度测量方法,利用两个激光位移传感器测量物体具有角度变化时产生的位移,实时计算得到物体一维运动角度,在摇摆台上进行角度范围及精度的实验,并使用光纤陀螺进行角度实时同步测量,通过最小二乘拟合法对误差进行补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,测量频率2000 Hz。该角度测量技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。

掺铒光纤激光器自混合理论与微振动位移测量

利用线形掺铒光纤激光器搭建了一种新型光纤传感测量系统来测量微振动位移。采用条纹计数法分析自混合干涉信号,实验显示扬声器的振幅与驱动电压成很好的线性关系。该实验装置结构简单、成本低。实验结果表明,用该传感系统来进行振动位移测量,信号稳定,方法简单、迅速。

由反射体旋转引起的聚焦激光束自混合干涉现象

在由反射物旋转引起的非聚焦激光束自混合干涉基础上,研究观察了由反射体旋转引起的聚焦激光束自混合干涉现象。由此提出了一种聚焦激光束自混合干涉的角度测量方法。由于激光器出光口的孔径限制,利用非聚焦激光束的自混合干涉角度测量范围很小。在光路中添加聚焦透镜,使偏离出射光方向的激光束聚焦后重新反馈回激光谐振腔,进而产生自混合干涉。从而使得引起自混合干涉现象的旋转角变化范围扩大了一个数量级以上。由此提出的利用聚焦激光束自混合干涉现象的角度测量方法,测量范围可显著提高,并随着聚焦透镜的焦距减小,测量范围可逐步扩大。