[发明专利]转动角度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量转动角度的测量方法。

背景技术

高精度的小角度测量在机器人、自动加工、仪器标定和自适应控制等很多光学领域都具有重要意义。

传统的角度测量方法主要有自准直仪和干涉仪法。虽然这两种方法都提供高的测量精度，但基于其原理开发的仪器体积庞大，成本较高，并且很难将这两种仪器与其它在线测量仪器融合使用，从而限制了其应用范围。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种结构简单、成本低、应用范围更广的转动角度的测量方法。

一种转动角度的测量方法，包括以下步骤：步骤S10，提供一测量转动角度的测量装置，包括一半外腔激光器、激光回馈单元以及一数据采集与处理系统；所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光轴线依次共轴设置；所述激光回馈单元包括一双折射元件以及一外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的光路依次间隔设置，以将从输出腔镜输出的激光反射回半外腔激光器形成激光回馈并从高反腔镜输出；所述数据采集与处理系统包括一光电探测器，所述光电探测器设置于所述从高反腔镜输出的激光的光路上，以探测输出的激光强度的变化；步骤S11，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；步骤S12，将待测样品与所述双折射元件固定连接；步骤S13，以垂直于输出激光方向的轴线为旋转轴转动所述待测样品，旋转角度为θ，所述待测样品带动所述双折射元件共同转动；步骤S14，驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器输出激光的轴线往复运动，通过偏振跳变点获得在θ角度下产生的位相延迟δ的大小，并得到所述转动角度θ的大小：

，

其中，

，

其中，φ_o、φ_e为o光和e光的相位；d为双折射元件7厚度；λ为半外腔激光器20输出的激光波长；θ_o、θ_e为o光和e光折射角，θ为入射角；n_oo为光线斜入射时双折射元件7中o光折射率，n_ee为e光折射率；t为双折射元件7的透过率，t下标中o、e表示o光和e光，a表示空气，b表示双折射元件；r为反射系数；n_o为光线正入射时双折射元件7中o光折射率，n_e为e光折射率；E(为进入双折射元件7的初始光场，E为考虑干涉后的光场分布；ω为激光的角频率，k为波数。

本发明基于偏振跳变原理测量转动角度，通过将待测样品与双折射元件固定连接，将测量待测样品旋转的角度转换为测量双折射元件旋转的角度，方法简单且测量精度高，测量装置小，测量成本低，并且可方便的与其他在线测量系统集成，具有更广阔的应用空间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种转动角度测量装置。

图2为图1所示转动角度测量装置得到的激光光强输出曲线。

图3为激光在双折射元件两表面的二次反射示意图。

图4为图1所示的转动角度测量装置测量得到的转动角度与位相延迟的关系曲线。

主要元件符号说明