[发明专利]一种全光路光漂补偿的高精度滚转角测量方法与装置

摘要

本发明公开了一种全光路光漂补偿的高精度滚转角测量方法与装置，属于光电检测技术领域。采用一对逆向反射器作为敏感器件，通过平行双光束差动测量获得滚转角信息，其中平行双光束通过一组五角分光棱镜和五角棱镜对准直激光束进行分光后获得，双光束平行性由棱镜加工精度保证，无需调整，大大提高了测量方法的可行性和实用性；通过采用如直角棱镜的光束平移且反向装置，使两束测量光的路径完全重合，而光路方向互逆，利用这一特性，在两倍提高测量分辨率的同时，结合共路光漂补偿法，可以实现激光光线漂移的全光路完全补偿，解决了目前采用激光准直测量方法中无法完全消除激光光线角度漂移影响的共性难题，可以实现滚转角测量分辨率优于0.1″，精度优于1″；本发明光学结构紧凑，调节简单，无多自由度误差串扰，移动部分不带电缆，便于现场测量。

主权项

一种滚转角测量方法，包括以下步骤：①激光器发出的激光经准直后出射；②所述准直光束经五角分光棱镜后产生出射方向互相垂直的透射光和反射光；③所述的透射光为测量光束1；所述的反射光经五角棱镜后出射方向改变90度，形成与测量光束1平行并且出射方向一致的测量光束2；④所述测量光束1和测量光束2沿待测滚转角转轴方向，分别对应入射到作为滚转角敏感元件的逆向反射器1和逆向反射器2上，各自形成与入射光方向平行的逆向反射光；⑤所述两束逆向反射光分别经同一个光学结构发生平移并且反向，其中，对于上述光学结构，光束1的入射点与光束2的出射点重合，光束1的出射点与光束2的入射点重合；⑥所述平移且反向的光束1和光束2，分别对应入射到逆向反射器2和逆向反射器1上，再次逆向反射，至此，两束测量光1和2的路径完全重合，但传输光路互逆；⑦所述测量光束1和测量光束2分别经单向变向器1和单向变向器2改变方向，并入射到光电探测器1和光电探测器2，当发生待测滚转时，两束测量光在两个光电探测器上的光斑位置发生变化，光电探测器输出的光电信号经过信号处理电路后，送入处理终端获得包含激光光线漂移误差的待测滚转角值；⑧所述测量光束1和光束2到达光电探测器1和光电探测器2之前，分别经分束器1和分束器2分束，所分出光束分别经透镜1和透镜2聚焦于光电探测器3和光电探测器4，当激光光束发生角度漂移时，光电探测器上的聚焦光点位置发生变化，探测器输出的光电信号经过信号处理电路后，送入处理终端运算获得激光光线角度漂移量；⑨处理终端运算获得并显示实现激光光线漂移完全补偿的滚转角值。