專利名稱：激光光斑定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光光斑定位儀，主要用于高能激光試驗(yàn)中的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑定位，也可用于其他可見(jiàn)或非可見(jiàn)激光傳輸一段距離后光斑位置的確定。
在高能激光試驗(yàn)中，為了保證激光能夠和目標(biāo)準(zhǔn)確耦合，試驗(yàn)采用He-Ne可見(jiàn)光做瞄準(zhǔn)信標(biāo)光。由于信標(biāo)光的光功率較弱而試驗(yàn)時(shí)的背景光較強(qiáng)，因此要準(zhǔn)確地確定光斑位置是一個(gè)難題，導(dǎo)致試驗(yàn)中很難將效應(yīng)物或測(cè)量設(shè)備放置到準(zhǔn)確的位置，影響到激光的效應(yīng)試驗(yàn)或參數(shù)測(cè)量?，F(xiàn)有的光斑位置的確定主要靠肉眼觀察，常用的方法有漫反射觀察法和逆光觀察法。
漫反射觀察法的具體步驟是，先采取遮擋的辦法將背景光減至最小，然后在光路上放置一個(gè)漫反射屏或白紙，通過(guò)觀察漫反屏的反射光判定光斑的位置和形狀。這種方法在所測(cè)量的背景光較強(qiáng)，如晴天的室外，或者所測(cè)量的激光為不可見(jiàn)光時(shí)，無(wú)法觀察到光斑的位置和形狀。
逆光觀察法是在光路中段和測(cè)量點(diǎn)各放置一個(gè)標(biāo)尺，兩個(gè)標(biāo)尺和光源三點(diǎn)成一線。通過(guò)逆光觀察，得到光斑的位置。這種方法只適合于小面積的規(guī)則形狀激光光斑定位，實(shí)際應(yīng)用中比較費(fèi)時(shí)，而且得出的結(jié)果受觀察者的個(gè)體因素影響較大。尤其對(duì)于大面積的不規(guī)則光斑，誤差較大。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種定位精度高，使用方便，效率高，不受測(cè)量對(duì)象及環(huán)境因素影響，適用范圍廣的激光光斑定位儀。
本發(fā)明的目的可通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到一種激光光斑定位儀，其特殊之處在于它主要包括設(shè)置于激光器1出口處的機(jī)械調(diào)制盤3和設(shè)置于激光2經(jīng)機(jī)械調(diào)制盤3之后的光斑定位位置的探測(cè)顯示陣列4；所述的機(jī)械調(diào)制盤3包括電機(jī)6和遮光片5，所述的遮光片5與電機(jī)6的輸出傳動(dòng)裝置相連接；所述的探測(cè)顯示陣列4由探測(cè)顯示單元8組成；所述的探測(cè)顯示單元8包括選頻放大器8，光敏管7接于其輸入端，發(fā)光管9接于其輸出端；所述的遮光片5上均布有條孔。
上述探測(cè)顯示陣列4的背后可安裝有與發(fā)光管9位置相應(yīng)的標(biāo)尺。
上述選頻放大器8可包括運(yùn)放U，電阻R1-4、電容C1-3外圍元器件組成；R1接于運(yùn)放U的正輸入端，相串接的電阻R2、R3與相串接的電容C1、C3接于運(yùn)放U的負(fù)輸入端和輸出端，電容C3接于電阻R2、R3的接點(diǎn)與地之間，電阻R1接于電容C1、C2的接點(diǎn)與地之間，電阻R4接于運(yùn)放U的輸出端。
上述光敏管7可為光敏二極管D1、光敏三極管；所述的發(fā)光管9為發(fā)光二極管D2、液晶顯示單元。
上述電機(jī)6的輸出傳動(dòng)裝置為電機(jī)輸出軸、皮帶傳動(dòng)裝置或鏈傳動(dòng)裝置。
上述電機(jī)6可為直流電機(jī)、同步電機(jī)、異步電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
上述機(jī)械調(diào)制盤3中的遮光片5上可均布有二十個(gè)三角或梯形條孔。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.定位精度高。用測(cè)量?jī)x器代替現(xiàn)有的肉眼觀察，大大提高了光斑定位精度。
2.使用方便，效率高。只需將測(cè)量設(shè)備放置在光路上，就能立刻得到光斑的位置和形狀。
3.不受測(cè)量對(duì)象及環(huán)境因素影響，在激光功率相對(duì)較弱而背景光相對(duì)較強(qiáng)的情況下也能工作。
4.可用于高能激光試驗(yàn)中的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑定位，也可用于其他可見(jiàn)或非可見(jiàn)激光傳輸一段距離后光斑位置的確定。
5.適用面寬。與其他光學(xué)儀器配合使用，該定位儀還可測(cè)量出激光的光軸位置、發(fā)散角等其他參數(shù)。
附面說(shuō)明如下

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明機(jī)械調(diào)制盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明探測(cè)顯示單元的電路原理圖。
上述附圖的標(biāo)號(hào)說(shuō)明1—激光器，2—激光，3—機(jī)械調(diào)制盤，4—探測(cè)顯示陣列，5—遮光片，6—電機(jī)，7—光敏管，8—選頻放大器，9-發(fā)光管。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述參見(jiàn)圖1，本發(fā)明主要由機(jī)械調(diào)制盤3和探測(cè)顯示陣列4組成。機(jī)械調(diào)制盤3放置于激光器1的出口處，探測(cè)顯示陣列4則放置激光2傳輸一段距離后需要對(duì)光斑定位的位置。在高能激光試驗(yàn)中，機(jī)械調(diào)制盤3放置在激光器1的出口處，而探測(cè)顯示陣列4則放置在數(shù)公里以外的遠(yuǎn)場(chǎng)。機(jī)械調(diào)制盤3和探測(cè)顯示陣列4只用于信標(biāo)激光定位使用，在激光實(shí)驗(yàn)前則撤走。
參見(jiàn)圖2，機(jī)械調(diào)制盤3中的電機(jī)6可以是直流電機(jī)，轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分，也可以采用同步電機(jī)、異步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。遮光片5上均布有數(shù)十個(gè)三角或梯形條孔，并由電機(jī)6驅(qū)動(dòng)。當(dāng)遮光片5達(dá)到穩(wěn)速時(shí)，激光2被調(diào)制為幾百赫茲的交流光信號(hào)，供探測(cè)顯示陣列4接收和放大。遮光片5可設(shè)置于電機(jī)6的輸出軸上，為避免直流電機(jī)遮住一部分激光，機(jī)械調(diào)制盤3也可以采用與電機(jī)6非同軸方式安裝，如采用皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等，以避免直流電機(jī)遮光，增大可測(cè)量激光光斑的面積。
參見(jiàn)圖3，探測(cè)顯示陣列4由探測(cè)顯示單元組成。探測(cè)顯示單元主要由光敏管7、選頻放大器8和發(fā)光管9組成。光敏管7可采用光敏二極管D1，發(fā)光管9可采用發(fā)光二極管D2；選頻放大器8主要由運(yùn)放U和電阻R1-4、電容C1-3外圍元器件組成。
選頻放大器8的放大倍數(shù)與信標(biāo)光的光強(qiáng)相適應(yīng)，光敏管7還可采用光敏三極管等其他光敏器件，而發(fā)光管9也可采用液晶顯示單元等其它可見(jiàn)光發(fā)射器件。探測(cè)顯示陣列4則由30×30共900個(gè)探測(cè)顯示單元組成。
激光2被機(jī)械調(diào)制盤3調(diào)制為交流光信號(hào)，被光敏二極管D1接收后，經(jīng)選頻放大器8放大，驅(qū)動(dòng)同組相應(yīng)的發(fā)光二極管D2發(fā)光，而外界較強(qiáng)的背景光因未經(jīng)調(diào)制而不被放大。由于光敏二極管D1的位置與發(fā)光二極管D2的位置已經(jīng)確定，這樣由發(fā)光二極管D2組成的發(fā)光二極管面陣的亮暗就可以得到所測(cè)量激光光斑的位置和形狀。在探測(cè)顯示陣列4的背后安裝有與發(fā)光管9位置對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺，可方便讀數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種激光光斑定位儀，其特征在于它主要包括設(shè)置于激光器(1)出口處的機(jī)械調(diào)制盤(3)和設(shè)置于激光(2)經(jīng)機(jī)械調(diào)制盤(3)之后的光斑定位位置的探測(cè)顯示陣列(4)；所述的機(jī)械調(diào)制盤(3)包括電機(jī)(6)和遮光片(5)，所述的遮光片(5)與電機(jī)(6)的輸出傳動(dòng)裝置相連接；所述的探測(cè)顯示陣列(4)由探測(cè)顯示單元(8)組成；所述的探測(cè)顯示單元(8)包括選頻放大器(8)，光敏管(7)接于其輸入端，發(fā)光管(9)接于其輸出端；所述的遮光片(5)上均布有條孔。
2.如權(quán)利要求1所述的激光光斑定位儀，其特征在于所述的探測(cè)顯示陣列(4)的背后安裝有與發(fā)光管(9)位置相應(yīng)的標(biāo)尺。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光光斑定位儀，其特征在于所述選頻放大器(8)包括運(yùn)放U，電阻R1-4、電容C1-3；電阻R1接于運(yùn)放U的正輸入端，相串接的電阻R2、R3與相串接的電容C1、C3接于運(yùn)放U的負(fù)輸入端和輸出端，電容C3接于電阻R2、R3的接點(diǎn)與地之間，電阻R1接于電容C1、C2的接點(diǎn)與地之間，電阻R4接于運(yùn)放U的輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的激光光斑定位儀，其特征在于所述的光敏管(7)為光敏二極管D1、光敏三極管；所述的發(fā)光管(9)為發(fā)光二極管D2、液晶顯示單元。
5.如權(quán)利要求3所述的激光光斑定位儀，其特征在于所述電機(jī)(6)的輸出傳動(dòng)裝置為電機(jī)輸出軸、皮帶傳動(dòng)裝置或鏈傳動(dòng)裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的激光光斑定位儀，其特征在于所述的電機(jī)(6)為直流電機(jī)、同步電機(jī)、異步電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的激光光斑定位儀，其特征在于所述機(jī)械調(diào)制盤(3)中的遮光片5上均布有二十個(gè)三角或梯形條孔。
全文摘要
一種激光光斑定位儀,用于精確測(cè)量高能激光傳輸一段距離后光斑的位置,也可以應(yīng)用于其他可見(jiàn)或非可見(jiàn)激光傳輸一段距離后光斑位置的確定。它主要包括設(shè)置于激光器出口處的機(jī)械調(diào)制盤和設(shè)置于激光經(jīng)機(jī)械調(diào)制盤之后的光斑定位位置的探測(cè)顯示陣列。機(jī)械調(diào)制盤的遮光片與電機(jī)的輸出傳動(dòng)裝置相連接,探測(cè)顯示陣列由探測(cè)顯示單元組成。探測(cè)顯示單元包括選頻放大器,光敏管接于其輸入端,發(fā)光管接于其輸出端。采用本發(fā)明有效地解決了高能激光試驗(yàn)中由于信標(biāo)光弱、背景光強(qiáng)而導(dǎo)致的光斑無(wú)法定位的問(wèn)題,避免了因瞄準(zhǔn)問(wèn)題而造成的浪費(fèi),并且大大提高了工作效率。
文檔編號(hào)G01B11/26GK1384335SQ0211463
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者陳紹武, 劉福華, 馮國(guó)斌, 趙軍衛(wèi), 周寧, 白曉輝 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所