[发明专利]激光小角度测量装置动态特性校准方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于几何量计量技术领域，具体涉及一种针对具有动态测试功能的激光小角度测量装置的动态特性进行校准的方法及装置。

背景技术

激光小角度测量装置是一种采用正弦原理，以迈克尔逊干涉法测量小角度的高精度仪器。该装置主要包括激光干涉仪(主要由激光光源7、相位计4和光电接收器5组成)，在激光干涉仪前方设置的分光镜组(主要由3个平面反射镜3和1个偏振分光棱镜10组成)，在分光镜组前方设置的正弦臂13，正弦臂13单独放置在回转装置2上方，通过微动机构17推动回转装置微转动，从而带动正弦臂13微转动。

正弦臂13相对中心两侧对称安装角隅棱镜1，两角隅棱镜1中心距离构成了正弦臂的臂长D。当正弦臂绕回转中心旋转角度θ时，激光干涉仪测量光程差变化为H，与正弦臂臂长D存在的正弦关系sinθ＝H/D，图1为所示激光小角度测量装置测角原理。

国际上许多计量机构将激光小角度测量装置作为小角度计量的基准，用于光学自准直仪，电子水平仪等高精度小角度测角仪器的校准。

当激光小角度测量装置的数据采集系统(即相位计4和光电接收器5)具有外部触发信号接口，就可以实现激光小角度测量装置在连续运动状态下，触发采集测试数据，或者实现利用触发信号与其他设备同步采集数据的功能，就是激光小角度测量装置的动态测试功能。而激光小角度测量装置及相似的测角装置动态性能校准一直以来是个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光小角度测量装置的动态特性校准方法及装置，其实现激光小角度测量装置的动态指标的校准，所述的动态指标包括动态分辨力、测角误差和测量重复性。

实现本发明目的的技术方案：一种激光小角度测量装置动态特性校准用装置，其为外部触发信号装置，包括一个长方形加长臂，加长臂的一端部连接一块金属栅尺，该栅尺的前方设置一个槽式光电开关，栅尺插于光电开关的凹形槽中间部位。

如上所述的一种激光小角度测量装置动态特性校准用装置，其所述的栅尺采用薄钢板加工而成，大小为30×20mm；该栅尺以30mm边为X方向，20mm边为Y方向，沿Y方向加工出若干条栅线，其中包括暗栅线和明栅线，暗栅线的宽度可分别为d1＝1mm，d2＝1.5mm或d3＝2mm，明栅线的宽度均为1mm，栅距为相邻一条暗栅线和一条明栅线的宽度和。

如上所述的一种激光小角度测量装置动态特性校准用装置，其所述的加长臂为铝制，长度在200～400mm，其可固定在激光小角度测量装置的回转装置上。所述的光电开关响应时间优于50ns。

本发明所述的一种激光小角度测量装置动态特性校准方法，其所述的激光小角度测量装置的动态分辨力测试方法如下：

该激光小角度测量装置动态分辨力测试采用标准信号发生器产生的连续方波作为外部触发信号源，激光小角度测量装置接收到外部触发信号自动实时采集数据y并进行显示存储；

根据测量分辨力指标d，选取外部触发信号频率f，选择原则为f≥f′，其中f′为测量频率，

v为回转装置的转速，d为测量分辨力指标，

计算相邻两次采集数据的差值即为分辨力测量值，通过与分辨力指标d比较来实现对激光小角度测量装置分辨力的测试，即

y_n+1-y_n≤d，y_n+1为第n+1次采集数据，y_n为第n次采集数据，n为整数。

本发明所述的一种激光小角度测量装置动态特性校准方法，其所述的激光小角度测量装置的动态测角误差测试方法如下：

将加长臂的一端固定在激光小角度测量装置的回转装置上，加长臂的另一端连接一块金属栅尺，该栅尺插入光电开关的凹形槽中间部位；所述的栅尺大小为30×20mm；该栅尺以30mm边为X方向，20mm边为Y方向，沿Y方向加工出若干条栅线，其中包括暗栅线和明栅线，暗栅线的宽度可分别为d1＝1mm，d2＝1.5mm或d3＝2mm，明栅线的宽度均为1mm，栅距为相邻一条暗栅线和一条明栅线的宽度和；

通过栅尺作为光电开关的电平变化的产生装置；通过栅尺上带有的暗栅线，可将光电开关的发射端与接收端间遮挡，此时光电开关产生低电平向高电平的跳变，即上升沿；将光电开关的上升沿电平变化作为外部触发信号，触发激光小角度测量装置进行采集数据并实时存储这一时刻的数据；