[发明专利]激光测距仪接收视场标定及光轴平行度测量的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及视场标定及测量技术，特别是指一种基于辅助光源进行中心视场标定和接收视场精确测量的装置和方法。

背景技术

空间远距离激光测距系统主要应用在星载对地激光测高、空间小目标测量、空间交会对接等领域，激光发射角通常很小，微弧度至毫弧度量级，为了避免背景杂光对探测灵敏度的影响，接收系统视场角也尽量小，而且接收视场必须与发射视场高精度匹配，微小的光轴夹角误差都会导致远距离探测时回波能量的降低损失和探测概率的降低。因此接收视场与发射视场的高精度和高稳定度匹配对于空间激光测距系统是非常重要。

对于激光测距系统而言，发射光轴决定了目标距离处的光斑位置，为保证回波探测的高概率与高信噪比，发射的光斑必须被接收视场所覆盖，该视场的大小一般由接收系统的光学设计决定，该视场的指向角则由接收光轴所确定。因此，接收光轴与发射光轴的共轴度对激光测距仪性能至关重要。例如，在星载对地激光测距系统中，工作距离通常为400km～500km，激光收发光轴夹角的微小偏差都会导致发射光斑偏出或者部分偏出接收视场，从而导致回波信号能量下降乃至丢失，减低探测概率和系统信噪比；在空间小目标大动态范围激光测距系统中，激光收发光轴的微小偏差会导致发射光斑与接收视场偏差随着距离的增大不断增大，因此会影响此种系统的最远探测距离，降低探测概率和系统信噪比。

因此，激光测距系统地面装调测试的时候需要对光轴匹配性进行测量和标校，使得接收光机系统中心视场与发射光轴高精度配准，对中心视场和边缘视场进行标定和测量。此外，系统装调完成后，经历各种环境实验、室内测试、外场测试，受到各种力、热、电的环境影响，准确的检测光轴平行度和接收中心视场偏移对于确定系统状态是非常重要的。

现有的测试方法都是针对收发光轴的匹配度的测试装置和方法，不同的激光测距系统采用的测试装置和方法均不同，但是针对接收视场的标定和测试尚没有相关文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用长焦距平行光管、精密刻度漫透射板和高光束质量的辅助光源，能够实现角度偏移量的精确测量和收发光轴的高匹配度装调，相比其它装置与方法，可以实现高精度、定量测量光轴夹角和视场范围。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种激光测距仪测量装置，用于激光测距仪接收中心视场标定和测量，或用于激光测距仪发射和接收光轴平行度测量，包括辅助标定光源、光束整形与精密调整组件、漫透射板、功率计、平行光管、待测激光测距系统及示波器；

所述光束整形与精密调整组件包括激光扩束镜头、能量衰减器、激光汇聚透镜和精密调整架组成；扩束镜头、能量衰减器和汇聚透镜均安装在三维精密调整架上；漫透射板放置在激光汇聚透镜的焦平面上；

所述待测激光测距系统包括激光发射机、接收光学系统、探测及放大电路系统；漫透射板放置在平行光管的焦平面处，激光发射机发出的激光通过平行光管汇聚后在漫透射板上形成光斑；

辅助标定光源(1)发出的激光光束，经过激光扩束镜头(201)的准直扩束后，调整能量衰减器(202)的不同衰减倍率，再耦合到汇聚透镜(203)中，在漫透射板(3)上形成光斑，通过平行光管(5)传输至接收光学系统(602)，经探测及放大电路系统(603)发送至示波器(7)；需要测试入射到平行光管(5)内的光功率P时，将功率计(4)放置在漫透射板(3)与平行光管(5)之间，距离平行光管(5)焦平面的距离为：d＝D1*f/D2，D1为功率计的有效接收口径，D2为平行光管的口径，f为平行光管的焦距。

同时提供一种激光测距仪发射和接收光轴平行度测量的方法，包括如下步骤：

1)待测激光测距系统的收发光轴平行度装调完成后，开启激光发射机，由激光发射机发出的激光通过平行光管汇聚后在漫透射板上形成光斑A，记录光斑A的位置；

2)关闭激光发射机，开启辅助标定光源，发出激光光束，经过激光扩束镜头的准直扩束后，再耦合到汇聚透镜中，在漫透射板上形成光斑，调整精密调整架，使光斑汇聚到漫透射板的中心，漫透射板的中心即为平行光管焦平面的中心；