[实用新型]一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统

说明书

本实用新型公开了一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统，包括基于PSD位置传感器的激光焦斑坐标数据采集系统和基于PID控制算法的二维快速摆镜控制系统。本实用新型通过高精度的数据采集系统采集焦斑坐标位置，振镜控制器控制振镜振动修正光线的脱靶量，使得标定激光始终入射到PSD位置敏感探测器的中心，在系统每次上电后，都可自动校准参数，确定系统稳定的条件并保存，系统上电即可自动校准运行，无需人工干预。解决高速风洞工况下纹影仪的图像稳定问题，保障了在恶劣工况引起的复杂环境振动中，纹影图像的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及光斑监测控制技术领域，具体为一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统。

背景技术

由于振动干扰的复杂性，传统的无源隔震技术很难有效的隔离精密设备工作平台的超低频振动信号，因为无源隔振元件的刚度有限，隔振器参数也不能实时调节，有源隔振系统在隔离超低频振动方面相比无源要成效显著些，但是工程实用化都还有一定的距离。

在高速风洞纹影仪系统中，风洞开启和关闭的瞬间，强气流冲击造成的环境振动和气流扰动造成的光路偏转，会对纹影光路产生非常大的影响。

实用新型内容

为了解决高速风洞工况下纹影仪的图像稳定问题，本实用新型提供了一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统。

针对远距离传输中光束指向不稳定造成的到达目标的光斑漂移、抖晃问题，本实用新型以快速摆镜和位置敏感探测器为主要功能模块，设计跟踪系统，建立快速摆镜的控制系统，从而获取反射镜所需转动的角度值，补偿振动引起的光路失调，达到光路稳定、减小光路抖动、降低振动的目的。

本实用新型的技术解决方案为提供一种高速风洞纹影仪焦斑监测减震系统，其特殊之处在于：沿光路依次设置第一分光镜、第一主反射镜、振镜、摆镜及第二分光镜；还包括用于控制振镜转动的振镜控制器、用于控制摆镜摆动的摆镜控制器及分别设置在第一分光镜两个入射光路中的标定激光器及可见光光源、分别设置在第二分光镜两个出射光路中的可见光相机及光斑位置采集处理系统；上述光斑位置采集处理系统包括沿光路依次设置的PSD位置敏感探测器及中央处理器；

上述中央处理器与摆镜控制器连接；

标定激光器发射的标定激光及可见光光源发射的可见光经第一分光镜合束后入射到第一主反射镜，光束依次经第一主反射镜、振镜、摆镜反射至第二分光镜，第二分光镜将光线分为标定激光和可见光两路；

第二分光镜分出的标定激光入射到PSD位置敏感探测器，PSD位置敏感探测器感应光信号，并将光斑的位置信息以光电流的形式输入到中央处理器，中央处理器对PSD位置敏感探测器输出信号进行解算，解算出光斑在PSD位置敏感探测器上的位置坐标，得出脱靶量数据，并将脱靶量数据反馈至摆镜控制器，摆镜控制器控制摆镜转动，使得标定激光一直处于PSD位置敏感探测器的中心位置；

第二分光镜分出的可见光光线入射到可见光相机，可见光相机对可见光光线曝光成像。

进一步地，为了提高光束入射角度，上述光斑位置采集处理系统还包括设置在PSD位置敏感探测器之前的聚焦透镜组，聚焦透镜组将标定激光聚焦至PSD位置敏感探测器。

进一步地，为了进一步提高系统稳定性，还包括位于第一主反射镜与振镜之间的第二主反射镜。且两个反射镜均为大口径反射镜。振镜快速振动将导致引起振镜反射光的振动，这将对分光镜出射的激光造成影响，从而导致系统的不稳定性上升，设置2个反射镜，避免振镜和光源系统直连，提高系统的稳定性。

进一步地，上述标定激光器波长为905nm，属于红外激光波段，不参与可见光成像，只作为标定光路光源；上述的可见光光源为可见光波段的宽光谱光源。如LED等。

进一步地，还包括位于第二分光镜与可见光相机之间的光阑。

本实用新型的有益效果是：