[实用新型]一种基于激光自混合的全范围角度测量装置

说明书

本实用新型提出的一种基于激光自混合的全范围角度测量装置，包括：激光光源、分束器、光电探测器、信号接收器、光线反射结构、滑车、导轨、第一转盘、第二转盘和传动带；滑车与传动带连接，传动带随着第一转盘和第二转盘的同步转动带动滑车沿着导轨来回滑动；光线反射结构安装在滑车上。本实用新型中，将转盘转角的测量通过滑车的滑动转换为光程差的测量，可提高角度测量分辨率，同时还可扩大角度测量范围。

技术领域

本实用新型涉及光学式角度测量技术领域，尤其涉及一种基于激光自混合的全范围角度测量装置。

背景技术

随着生产和科学技术的不断发展，角度测量技术越来越广泛地应用于精密与超精密加工、瞄准与定位场合，在航空航天、军事、工业等领域都有着极其重要的地位和作用。角度测量方法中的机械测角技术和电磁测角技术的特点主要在于采用手工测量，不易实现自动化，从而导致测量精度和分辨率受到极大限制。光学测量方法由于有着非接触、较高的测量精度和灵敏度，从而被应用在越来越多的场合。其中，激光干涉测角法通过测量参考光束和测量光束之间的干涉条纹的改变量，从而可以实现对角度更高精度的测量，但干涉装置结构相对复杂、光路不易准直。与这些传统干涉方法相比，激光自混合干涉技术具有紧凑性、结构相对简单、鲁棒性和低成本等优点而逐渐成为了角度测量技术的重要研究方向。

目前，已有文献中提出在自混合干涉的角度测量原理的基础上，利用旋转平面镜进行角度测量。然而，该方法对光束入射到平面镜的所在位置有着严格限制，一旦平面镜的旋转角度稍大，反馈回激光器的光会大幅度减少甚至消失，从而会导致自混合现象消失，直接影响了激光自混合测角系统的测量精度、灵敏度以及测量范围等。

还有一些文献中提出通过旋转直角棱镜或五角棱镜进行角度的测量，与上述方法相比，虽然可以在一定范围内保证激光沿原路反馈回激光腔中，但是仍然存在分辨率较低和测量范围有限的问题。

实用新型内容

基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种基于激光自混合的全范围角度测量装置。

本实用新型提出的一种基于激光自混合的全范围角度测量装置，包括：激光光源、分束器、光电探测器、信号接收器、光线反射结构、滑车、导轨、第一转盘、第二转盘和传动带；

第一转盘和第二转盘分别转动安装在导轨的两端，传动带绕设在第一转盘和第二转盘上；滑车滑动安装在导轨上，滑车与传动带连接，传动带随着第一转盘和第二转盘的同步转动带动滑车沿着导轨来回滑动；

光线反射结构安装在滑车上，分束器安装在激光光源和光线反射结构之间；激光光源发射的激光经分束器分为两束光线传播，第一束光线平行于导轨，且光线反射结构位于第一束光线传播方向上，光线反射结构对第一束光线的反射光与第一束光线重合并经分束器返回激光光源；光电探测器安装在第二束光线的传播方向上，信号接收器与光电探测器连接。

优选的，激光光源采用氦氖激光器、微片激光器、半导体激光器或者光纤激光器。

优选的，激光光源、分束器和光线反射结构位于一条直线上。

优选的，光线反射结构为垂直于第一光束传播方向地安装在滑车上的平面镜。

优选的，还包括固定镜面，光线反射结构为直角棱镜，固定镜面固定安装，第一光束经直角棱镜折射到固定镜面上，固定镜面对第一光束的反射光经直角棱镜折射回分束器，并经分束器返回激光光源。

优选的，第一光束的传播方向垂直于直角棱镜的斜面，固定镜面与直角棱镜的斜面相互平行，且固定镜面偏离于第一光束的传播方向。

优选的，还包括支撑平台，激光光源、分束器、光电探测器、信号接收器、导轨、第一转盘和第二转盘均安装在支撑平台上。

优选的，第一转盘和第二转盘尺寸相同。

优选的，信号接收器采用示波器或数据采集卡。