[发明专利]一种高分辨率的滚转角测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种高分辨率的滚转角测量装置，其特征在于：包括双频激光器（1）、1/2波片（7）、凸透镜（8）、平面反射镜（9）和角锥反射镜（10）；所述双频激光器（1）的光轴后设置有分光棱镜（2），所述分光棱镜（2）的透射光轴上依次设置有1/4波片（5）和五五分光镜（6）；所述分光棱镜（2）的反射光轴上依次设置有第一检偏器（3）和第一光电接收器（4）；所述五五分光镜（6）的透射光轴下方设置有角锥反射镜（10）；所述角锥反射镜（10）与凸透镜（8）相向设置，且凸透镜（8）光轴后焦平面上设置有平面反射镜（9）；所述1/2波片（7）设置在角锥反射镜（10）和凸透镜（8）之间；所述五五分光镜（6）的反射光轴上依次设置有第二检偏器（11）和第二光电接收器（12）；所述第一光电接收器（4）和第二光电接收器（12）的输出端连接有相位计（13），所述相位计（13）输出端连接有计算机（14）。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率的滚转角测量装置，其特征在于：所述五五分光镜（6）的透射光轴与角锥反射镜（10）的中心轴平行设置，间距为h；所述角锥反射镜（10）的中心轴与凸透镜的主轴平行，间距为Δh；且h与Δh满足关系h/Δh=n，n为整数。

3.一种基于权利要求1的高分辨率的滚转角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）双频激光器（1）发出的光束经过分光棱镜（2）后，被分成两束光，其中反射光束经过第一检偏器（3）后，被第一光电接收器（4）接收，视为参考信号；

2）由分光棱镜（2）出射的透射光束经过1/4波片（5）后，入射到五五分光镜（6），五五分光镜（6）的透射光束经过1/2波片（7），经凸透镜（8）聚焦后，被平面反射镜（9）反射，再经凸透镜（8）平行出射，再经过1/2波片（7）；接着被角锥反射镜（10）反射后平行入射且经过1/2波片（7），第2次经凸透镜（8）聚焦被平面反射镜（9）反射，再经凸透镜（8）平行射出，经过1/2波片（7）后，再次被角锥反射镜（10）反射；由于角锥反射镜（10）、1/2波片（7）、凸透镜（8）和平面反射镜（9）共同构成内部反射腔；光束在腔内经过多次往返，并逐渐靠近凸透镜（8）光轴，当该光束与凸透镜（8）光轴重合时，其透过凸透镜（8），以0°角入射到平面反射镜（9）后被原路反射回来；接着该光束沿着原路返回；

3）光束经过多次往返透过1/2波片（7）后原路出射；经五五分光镜（6）反射后，经过第二检偏器（11）后被第二光电接收器（12）接收，视为测量信号；

4）测量信号与参考信号通过相位计（13）鉴相后，将数据传送给计算机（14），计算机（14）根据相位变化与滚转角关系解调计算出1/2波片（7）的滚转角即为被测滚转角。