專利名稱：激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置的制作方法
激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于幾何量計量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對具有動態(tài)測試功能的激光小角度測量裝置的動態(tài)特性進(jìn)行校準(zhǔn)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
激光小角度測量裝置是一種采用正弦原理，以邁克爾遜干涉法測量小角度的高精度儀器。該裝置主要包括激光干涉儀(主要由激光光源7、相位計4和光電接收器5組成)， 在激光干涉儀前方設(shè)置的分光鏡組(主要由3個平面反射鏡3和1個偏振分光棱鏡10組成)，在分光鏡組前方設(shè)置的正弦臂13，正弦臂13單獨(dú)放置在回轉(zhuǎn)裝置2上方，通過微動機(jī)構(gòu)17推動回轉(zhuǎn)裝置微轉(zhuǎn)動，從而帶動正弦臂13微轉(zhuǎn)動。
正弦臂13相對中心兩側(cè)對稱安裝角隅棱鏡1，兩角隅棱鏡1中心距離構(gòu)成了正弦臂的臂長D。當(dāng)正弦臂繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)角度θ時，激光干涉儀測量光程差變化為H，與正弦臂臂長D存在的正弦關(guān)系sin θ = H/D,圖1為所示激光小角度測量裝置測角原理。
國際上許多計量機(jī)構(gòu)將激光小角度測量裝置作為小角度計量的基準(zhǔn)，用于光學(xué)自準(zhǔn)直儀，電子水平儀等高精度小角度測角儀器的校準(zhǔn)。
當(dāng)激光小角度測量裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(即相位計4和光電接收器幻具有外部觸發(fā)信號接口，就可以實現(xiàn)激光小角度測量裝置在連續(xù)運(yùn)動狀態(tài)下，觸發(fā)采集測試數(shù)據(jù)，或者實現(xiàn)利用觸發(fā)信號與其他設(shè)備同步采集數(shù)據(jù)的功能，就是激光小角度測量裝置的動態(tài)測試功能。而激光小角度測量裝置及相似的測角裝置動態(tài)性能校準(zhǔn)一直以來是個難題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置，其實現(xiàn)激光小角度測量裝置的動態(tài)指標(biāo)的校準(zhǔn)，所述的動態(tài)指標(biāo)包括動態(tài)分辨力、測角誤差和測量重復(fù)性。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其為外部觸發(fā)信號裝置，包括一個長方形加長臂，加長臂的一端部連接一塊金屬柵尺，該柵尺的前方設(shè)置一個槽式光電開關(guān)，柵尺插于光電開關(guān)的凹形槽中間部位。
如上所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其所述的柵尺采用薄鋼板加工而成，大小為30X 20mm ；該柵尺以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1.5mm 或d3 = 2mm，明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和。
如上所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其所述的加長臂為鋁制，長度在200 400mm，其可固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上。所述的光電開關(guān)響應(yīng)時間優(yōu)于50ns。
本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)分辨力測試方法如下
該激光小角度測量裝置動態(tài)分辨力測試采用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器產(chǎn)生的連續(xù)方波作為外部觸發(fā)信號源，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號自動實時采集數(shù)據(jù)y并進(jìn)行顯示存儲；
根據(jù)測量分辨力指標(biāo)d，選取外部觸發(fā)信號頻率f，選擇原則為f > f ‘，其中f ‘ 為測量頻率，
/' = ^v為回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，d為測量分辨力指標(biāo)，
計算相鄰兩次采集數(shù)據(jù)的差值即為分辨力測量值，通過與分辨力指標(biāo)d比較來實現(xiàn)對激光小角度測量裝置分辨力的測試，即
yn+「yn彡d，yn+1為第n+1次采集數(shù)據(jù)，yn為第η次采集數(shù)據(jù)，η為整數(shù)。
本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差測試方法如下
將加長臂的一端固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上，加長臂的另一端連接一塊金屬柵尺，該柵尺插入光電開關(guān)的凹形槽中間部位；所述的柵尺大小為30X20mm;該柵尺以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1. 5mm或d3 = 2mm，明柵線的寬度均為 1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和；
通過柵尺作為光電開關(guān)的電平變化的產(chǎn)生裝置；通過柵尺上帶有的暗柵線，可將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，此時光電開關(guān)產(chǎn)生低電平向高電平的跳變，即上升沿； 將光電開關(guān)的上升沿電平變化作為外部觸發(fā)信號，觸發(fā)激光小角度測量裝置進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)；
先進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，將回轉(zhuǎn)裝置以小于100" /s的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動加長臂上的柵尺也以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，柵尺的兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，動態(tài)標(biāo)定起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為動態(tài)角度的名義值ys ；
然后回轉(zhuǎn)軸系以需要測試的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，測得柵尺的相同兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與測試轉(zhuǎn)速測量終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym，測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym與動態(tài)角度名義值ys 的差值即為該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差△，具體公式如下
動態(tài)角名義值ys = ysa-ysb
測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym = yma_ymb
該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差Δ = ym-ys
式中ys—動態(tài)角度名義值，ysa——動態(tài)定標(biāo)起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，ysb——動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；ym——測試轉(zhuǎn)速測量角度值，yffla——測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，yfflb——測試轉(zhuǎn)速測量時終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；△——測試轉(zhuǎn)速下測角偏差；
激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差驗證采用公式
Δ < U6
其中U——測試轉(zhuǎn)速動態(tài)測量不確定度。
本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)方法包括動態(tài)分辨力測試、動態(tài)測角誤差測試和動態(tài)測量重復(fù)性三個部分；
(a)動態(tài)分辨力測試、
該激光小角度測量裝置動態(tài)分辨力測試采用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器產(chǎn)生的連續(xù)方波作為外部觸發(fā)信號源，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號自動實時采集數(shù)據(jù)y并進(jìn)行顯示存儲；
根據(jù)測量分辨力指標(biāo)d，選取外部觸發(fā)信號頻率f，選擇原則為f > f ‘，其中f ‘ 為測量頻率，
/' = ^v為回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，d為測量分辨力指標(biāo)，
計算相鄰兩次采集數(shù)據(jù)的差值即為分辨力測量值，通過與分辨力指標(biāo)d比較來實現(xiàn)對激光小角度測量裝置分辨力的測試，即
yn+「yn ( d，yn+1為第η+l次采集數(shù)據(jù)，yn為第η次采集數(shù)據(jù)，η為整數(shù)；
(b)動態(tài)測角誤差測試
將加長臂的一端固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上，加長臂的另一端連接一塊金屬柵尺，該柵尺插入光電開關(guān)的凹形槽中間部位；所述的柵尺大小為30X20mm;該柵尺以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1. 5mm或d3 = 2mm，明柵線的寬度均為 1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和；
通過柵尺作為光電開關(guān)的電平變化的產(chǎn)生裝置；通過柵尺上帶有的暗柵線，可將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，此時光電開關(guān)產(chǎn)生低電平向高電平的跳變，即上升沿； 將光電開關(guān)的上升沿電平變化作為外部觸發(fā)信號，觸發(fā)激光小角度測量裝置進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)；
先進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，將回轉(zhuǎn)裝置以小于100" /s的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動加長臂上的柵尺也以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，柵尺的兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，動態(tài)標(biāo)定起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為動態(tài)角度的名義值ys ；
然后回轉(zhuǎn)軸系以需要測試的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，測得柵尺的相同兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與測試轉(zhuǎn)速測量終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym，測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym與動態(tài)角度名義值ys 的差值即為該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差△，具體公式如下
動態(tài)角名義值ys = ysa-ysb
測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym = yma_ymb
該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差Δ = ym-ys
式中ys—動態(tài)角度名義值，ysa——動態(tài)定標(biāo)起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，ysb——動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；ym——測試轉(zhuǎn)速測量角度值，yffla——測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，Yfflb——測試轉(zhuǎn)速測量時終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；△——測試轉(zhuǎn)速下測角偏差；
激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差驗證采用公式
Δ < U
其中U——測試轉(zhuǎn)速動態(tài)測量不確定度；
(c)動態(tài)測量重復(fù)性
激光小角度測量裝置的動態(tài)測量重復(fù)性，通過對同一動態(tài)角度進(jìn)行多次測量，分析測量動態(tài)角數(shù)據(jù)來驗證。
本發(fā)明的效果在于本發(fā)明針對激光小角度測量裝置的動態(tài)性能進(jìn)行校準(zhǔn)，特別采用光電開關(guān)和柵尺作為外部觸發(fā)信號源，采用動靜態(tài)比較法很好實現(xiàn)對動態(tài)測角誤差的校準(zhǔn)，解決了激光小角度測量裝置動態(tài)校準(zhǔn)的難題，保證了激光小角度測量裝置動態(tài)測量量值的準(zhǔn)確性，該方法同樣可以擴(kuò)展應(yīng)用到其他角度測量裝置動態(tài)性能測試領(lǐng)域。


圖1為激光小角度測量裝置測角原理圖2為激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)示意圖3為柵尺結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-角隅棱鏡；2-回轉(zhuǎn)裝置；3-平面反射鏡，4-相位計；5-光電接收器；6_柵尺；7-激光光源；8-光電開關(guān)；9-微動機(jī)構(gòu)；10-偏振分光棱鏡；11-花崗巖工作臺；12-加長臂；13-正弦臂；14-隔離罩。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置作進(jìn)一步描述。
實施例1
如圖2所示，本發(fā)明所述的一種激光小角度測量裝置，其主要包括激光干涉儀(主要由激光光源7、相位計4和光電接收器5組成)，在激光干涉儀前方設(shè)置的分光鏡組(主要由3個平面反射鏡3和1個偏振分光棱鏡10組成)，在分光鏡組前方設(shè)置的回轉(zhuǎn)裝置2， 固定在回轉(zhuǎn)裝置2上的正弦臂13，推動回轉(zhuǎn)裝置微轉(zhuǎn)動的微動機(jī)構(gòu)9，放置上述系統(tǒng)的花崗巖工作臺19，以及放置分光鏡組和回轉(zhuǎn)裝置的隔離罩14。其中，激光干涉儀、分光鏡組、微動機(jī)構(gòu)9、正弦臂13、回轉(zhuǎn)裝置2均采用現(xiàn)有技術(shù)連接設(shè)置。
為了進(jìn)行上述激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)，采用了一種作為外部觸發(fā)信號源的裝置。如圖2所示，該裝置包括一個鋁制200 400mm的長方形加長臂12，加長臂12 的一端固定在回轉(zhuǎn)裝置2的頂端，加長臂12的另一端延伸出隔離罩16并且端部連接一塊金屬柵尺6，該柵尺6的前方設(shè)置一個槽式光電開關(guān)8，柵尺6插于光電開關(guān)8的凹形槽中間部位。光電開關(guān)8響應(yīng)時間為40ns。
所述的柵尺6采用薄鋼板加工而成，大小為30 X 20mm ；該柵尺6以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1. 5mm或d3 = 2mm,明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和。兩條暗柵線的邊緣作為觸發(fā)沿對應(yīng)回轉(zhuǎn)裝置不同中心角。
實施例2
本發(fā)明所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)方法主要包括動態(tài)分辨力測試、動態(tài)測角誤差測試和動態(tài)測量重復(fù)性三個部分。
(a)動態(tài)分辨力測試
該激光小角度測量裝置動態(tài)分辨力測試采用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器產(chǎn)生的連續(xù)方波作為外部觸發(fā)信號源，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號自動實時采集數(shù)據(jù)y并進(jìn)行顯示存儲；
根據(jù)測量分辨力指標(biāo)d，選取外部觸發(fā)信號頻率f，選擇原則為f > f ‘，其中f ‘ 為測量頻率，
/' = ^v為回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，d為測量分辨力指標(biāo)，
計算相鄰兩次采集數(shù)據(jù)的差值即為分辨力測量值，通過與分辨力指標(biāo)d比較來實現(xiàn)對激光小角度測量裝置分辨力的測試，即
yn+「yn ( d，yn+1為第η+l次采集數(shù)據(jù)，yn為第η次采集數(shù)據(jù)，η為整數(shù)。
(b)動態(tài)測角誤差測試
動態(tài)測角誤差測試目的是驗證校準(zhǔn)激光小角度測量裝置在不同的轉(zhuǎn)速下角度測量的準(zhǔn)確度。動態(tài)測量角度需要外部觸發(fā)信號來告知測量的起始和終止?fàn)顟B(tài)，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。
將加長臂12的一端固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上，加長臂12的另一端連接一塊金屬柵尺6，該柵尺6插入光電開關(guān)8的凹形槽中間部位；所述的柵尺6大小為 30X 20mm ；該柵尺6以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1. 5mm或d3 = 2mm,明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和；兩條暗柵線的邊緣作為觸發(fā)沿對應(yīng)回轉(zhuǎn)裝置不同中心角。
通過柵尺6作為光電開關(guān)8的電平變化的產(chǎn)生裝置；通過柵尺6上帶有的暗柵線， 可將光電開關(guān)8的發(fā)射端與接收端間遮擋，此時光電開關(guān)8產(chǎn)生低電平向高電平的跳變，即上升沿(反之，則產(chǎn)生一個下降沿)；將光電開關(guān)8的上升沿電平變化作為外部觸發(fā)信號， 觸發(fā)激光小角度測量裝置進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)；
先進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，將回轉(zhuǎn)裝置2以小于1" /s的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動加長臂上的柵尺 6也以1" /s的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，柵尺6的兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)8的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，動態(tài)標(biāo)定起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為動態(tài)角度的名義值ys;由于動態(tài)角名義值是在回轉(zhuǎn)軸系以很低的速度旋轉(zhuǎn)時得到的，該測量結(jié)果可以看作近似于靜態(tài)方法測得柵尺6的兩個暗柵線所夾的角度。
然后回轉(zhuǎn)軸系2以需要測試的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，測得柵尺6的相同兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)8的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與測試轉(zhuǎn)速測量終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym，測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym與動態(tài)角度名9義值ys的差值即為該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差△，具體公式如下
動態(tài)角名義值ys = ysa-ysb
測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym = yma_ymb
該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差Δ = ym-ys
式中ys—動態(tài)角度名義值，ysa——動態(tài)定標(biāo)起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，ysb——動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；ym——測試轉(zhuǎn)速測量角度值，yffla——測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，yfflb——測試轉(zhuǎn)速測量時終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；△——測試轉(zhuǎn)速下測角偏差；
激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差驗證采用公式
Δ < U
其中U——測試轉(zhuǎn)速動態(tài)測量不確定度。
(c)動態(tài)測量重復(fù)性
激光小角度測量裝置的動態(tài)測量重復(fù)性，可以對同一動態(tài)角度進(jìn)行多次測量，分析測量動態(tài)角數(shù)據(jù)來驗證。
選定柵尺6的兩個邊緣作為動態(tài)角采集的觸發(fā)邊緣，在安裝及測試狀態(tài)不變的情況下，以相同的轉(zhuǎn)速對相同的動態(tài)角測量10次，按公式計算10次測量平均值歹
權(quán)利要求
1.一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其特征在于該裝置為外部觸發(fā)信號裝置，其包括一個長方形加長臂(12)，加長臂(1 的一端部連接一塊金屬柵尺(6)，該柵尺(6)的前方設(shè)置一個槽式光電開關(guān)(8)，柵尺(6)插于光電開關(guān)(8)的凹形槽中間部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其特征在于所述的柵尺(6)采用薄鋼板加工而成，大小為30X20mm;該柵尺(6)以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1. 5mm或d3 = 2mm,明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其特征在于所述的加長臂(12)為鋁制，長度在200 400mm，其可固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)用裝置，其特征在于所述的光電開關(guān)⑶響應(yīng)時間優(yōu)于50ns。
5.一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)分辨力測試方法如下該激光小角度測量裝置動態(tài)分辨力測試采用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器產(chǎn)生的連續(xù)方波作為外部觸發(fā)信號源，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號自動實時采集數(shù)據(jù)y并進(jìn)行顯示存儲；根據(jù)測量分辨力指標(biāo)d，選取外部觸發(fā)信號頻率f，選擇原則為，其中f'為測量頻率，= 為回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，d為測量分辨力指標(biāo)，計算相鄰兩次采集數(shù)據(jù)的差值即為分辨力測量值，通過與分辨力指標(biāo)d比較來實現(xiàn)對激光小角度測量裝置分辨力的測試，即yn+1-yn ^ d，yn+1為第η+l次采集數(shù)據(jù)，yn為第η次采集數(shù)據(jù)，η為整數(shù)。
6.一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差測試方法如下將加長臂(1 的一端固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上，加長臂(1 的另一端連接一塊金屬柵尺(6)，該柵尺(6)插入光電開關(guān)(8)的凹形槽中間部位；所述的柵尺 (6)大小為30X 20mm;該柵尺(6)以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2 = 1. 5mm或d3 =2mm，明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和；通過柵尺(6)作為光電開關(guān)(8)的電平變化的產(chǎn)生裝置；通過柵尺(6)上帶有的暗柵線，可將光電開關(guān)(8)的發(fā)射端與接收端間遮擋，此時光電開關(guān)(8)產(chǎn)生低電平向高電平的跳變，即上升沿；將光電開關(guān)(8)的上升沿電平變化作為外部觸發(fā)信號，觸發(fā)激光小角度測量裝置進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)；先進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，將回轉(zhuǎn)裝置O)以小于100" /s的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動加長臂上的柵尺(6)也以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，柵尺(6)的兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)⑶的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，動態(tài)標(biāo)定起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為動態(tài)角度的名義值ys ；然后回轉(zhuǎn)軸系O)以需要測試的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，測得柵尺(6)的相同兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)(8)的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與測試轉(zhuǎn)速測量終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym，測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym與動態(tài)角度名義值ys的差值即為該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差△，具體公式如下 動態(tài)角名義值-.Is = ysa-ysb 測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym = yma_ymb 該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差Δ = yffl-ys式中ys——動態(tài)角度名義值，ysa——動態(tài)定標(biāo)起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，ysb——動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；ym——測試轉(zhuǎn)速測量角度值，yffla——測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，yfflb——測試轉(zhuǎn)速測量時終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；△——測試轉(zhuǎn)速下測角偏差；激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差驗證采用公式 Δ < U其中:U——測試轉(zhuǎn)速動態(tài)測量不確定度。
7. 一種激光小角度測量裝置動態(tài)特性校準(zhǔn)方法，其特征在于所述的激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)方法包括動態(tài)分辨力測試、動態(tài)測角誤差測試和動態(tài)測量重復(fù)性三個部分；(a)動態(tài)分辨力測試、該激光小角度測量裝置動態(tài)分辨力測試采用標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器產(chǎn)生的連續(xù)方波作為外部觸發(fā)信號源，激光小角度測量裝置接收到外部觸發(fā)信號自動實時采集數(shù)據(jù)y并進(jìn)行顯示存儲；根據(jù)測量分辨力指標(biāo)d，選取外部觸發(fā)信號頻率f，選擇原則為，其中f'為測量頻率，= 為回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，d為測量分辨力指標(biāo)，計算相鄰兩次采集數(shù)據(jù)的差值即為分辨力測量值，通過與分辨力指標(biāo)d比較來實現(xiàn)對激光小角度測量裝置分辨力的測試，即yn+1-yn ^ d，yn+1為第η+l次采集數(shù)據(jù)，yn為第η次采集數(shù)據(jù)，η為整數(shù)；(b)動態(tài)測角誤差測試將加長臂(1 的一端固定在激光小角度測量裝置的回轉(zhuǎn)裝置上，加長臂(1 的另一端連接一塊金屬柵尺(6)，該柵尺(6)插入光電開關(guān)(8)的凹形槽中間部位；所述的柵尺 (6)大小為30X 20mm;該柵尺(6)以30mm邊為X方向，20mm邊為Y方向，沿Y方向加工出若干條柵線，其中包括暗柵線和明柵線，暗柵線的寬度可分別為dl = lmm, d2= 1. 5mm或d3 =2mm，明柵線的寬度均為1mm，柵距為相鄰一條暗柵線和一條明柵線的寬度和；通過柵尺(6)作為光電開關(guān)(8)的電平變化的產(chǎn)生裝置；通過柵尺(6)上帶有的暗柵線，可將光電開關(guān)(8)的發(fā)射端與接收端間遮擋，此時光電開關(guān)(8)產(chǎn)生低電平向高電平的跳變，即上升沿；將光電開關(guān)(8)的上升沿電平變化作為外部觸發(fā)信號，觸發(fā)激光小角度測量裝置進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)；先進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，將回轉(zhuǎn)裝置O)以小于100" /s的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動加長臂上的柵尺(6)也以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，柵尺(6)的兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)⑶的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，動態(tài)標(biāo)定起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為動態(tài)角度的名義值ys ；然后回轉(zhuǎn)軸系O)以需要測試的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，測得柵尺(6)的相同兩個相鄰暗柵線將光電開關(guān)(8)的發(fā)射端與接收端間遮擋，產(chǎn)生外部觸發(fā)信號，激光小角度測量裝置采集并實時存儲這一時刻的數(shù)據(jù)，測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)與測試轉(zhuǎn)速測量終止時刻觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)的差值為測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym，測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym與動態(tài)角度名義值ys的差值即為該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差△，具體公式如下 動態(tài)角名義值-.Is = ysa-ysb 測試轉(zhuǎn)速測量角度值ym = yma_ymb 該轉(zhuǎn)速下動態(tài)測角偏差Δ = yffl-ys式中ys——動態(tài)角度名義值，ysa——動態(tài)定標(biāo)起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，ysb——動態(tài)標(biāo)定終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；ym——測試轉(zhuǎn)速測量角度值，yffla——測試轉(zhuǎn)速測量起始時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)，yfflb——測試轉(zhuǎn)速測量時終止時刻觸發(fā)采集數(shù)據(jù)；△——測試轉(zhuǎn)速下測角偏差；激光小角度測量裝置的動態(tài)測角誤差驗證采用公式 Δ < U其中:U——測試轉(zhuǎn)速動態(tài)測量不確定度； (c)動態(tài)測量重復(fù)性激光小角度測量裝置的動態(tài)測量重復(fù)性，通過對同一動態(tài)角度進(jìn)行多次測量，分析測量動態(tài)角數(shù)據(jù)來驗證。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光小角度測量裝置的動態(tài)特性校準(zhǔn)方法及裝置。該裝置為外部觸發(fā)信號裝置，包括一個長方形加長臂，加長臂的一端部連接一塊金屬柵尺，該柵尺的前方設(shè)置一個槽式光電開關(guān)，柵尺插于光電開關(guān)的凹形槽中間部位。動態(tài)特性校準(zhǔn)方法包括動態(tài)分辨力測試、動態(tài)測角誤差測試和動態(tài)測量重復(fù)性三個部分。本發(fā)明采用光電開關(guān)和柵尺作為外部觸發(fā)信號源，采用動靜態(tài)比較法很好實現(xiàn)對動態(tài)測角誤差的校準(zhǔn)，解決了激光小角度測量裝置動態(tài)校準(zhǔn)的難題，保證了激光小角度測量裝置動態(tài)測量量值的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01B11/26GK102506768SQ20111032845
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉勇, 宋金城, 梁雅軍, 王東偉 申請人:中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院, 北京航天計量測試技術(shù)研究所