[发明专利]一种基于斯托克斯矢量的光学转速测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于斯托克斯矢量的光学转速测量系统的测量方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)建立所述测量系统的透射式测量模型，设定待测对象滚转角，根据该透射式测量模型绘制光强和待测对象滚转角之间的二维图，其中，所述透射式测量模型按照下列进行：

S＝R(-θ′)M_CR(θ′)R(-P_s)M_PS_in

S＝[S₀,S₁,S₂,S₃]^T

S是斯托克斯矢量，θ'是待测对象的滚转角，R(θ')是波片在滚转角为θ'时的旋转矩阵，P_s是偏振器的初始方位角，R(P_s)是偏振器的旋转矩阵，M_C、M_P、S_in分别为波片的穆勒矩阵、偏振器的穆勒矩阵、入射光的斯托克斯矢量，S₁、S₂和S₃分别为斯托克斯矢量的第二至四项元素，S₀代表光强；

(b)待测对象以未知的角速度旋转，所述测量系统开始测量，在超快完全斯托克斯偏振仪中获得光强和是斯托克斯矢量，构建斯托克斯矢量与滚转角之间的关系式，利用该关系式计算待测对象的滚转角获得两个滚转角值；

所述斯托克斯矢量与滚转角之间的关系式，按照下列关系式进行：

其中，是由斯托克斯偏振仪测量得到的斯托克斯矢量，F(θ′|α₀，β₀，δ)是在任意θ′角度下的计算得到的斯托克斯元素，α₀，β₀是光强的傅里叶系数，δ是所述波片的延迟量，||·||对应着向量范数，Θ是θ′所属的角度范围，Θ∈[0°,180°)；

(c)根据步骤(a)中获得光强和待测对象滚转角之间的二维图，判断步骤(b)中超快完全斯托克斯偏振仪中获得的光强对应的滚转角属于[0,180°]或[180,360°]，根据判断的结果舍去步骤(b)中获得的两个滚转角值中不属于该范围的滚转角，以此获得所需的滚转角；

(d)对步骤(c)中的滚转角进行积分，以此获得待测对象的角速度。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述超快完全斯托克斯偏振仪中获得光强后，计算斯托克斯矢量是按照下列关系式进行：

S＝A⁺I

其中，I是由探测器测量得到的光通量矢量，A是由测量次数和光学系统确定的测量矩阵。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述斯托克斯矢量与滚转角之间的关系式，按照下列关系式进行：

其中，δ是波片的相位延迟量。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤(a)之前，还需采用单旋转原位校准法对测量装置进行校准以获得测量装置的系统初值。