角度測量的光學(xué)方法

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1、第28卷第2期光學(xué)技術(shù)Vol.28No.22002年3月OPTICALTECHNIQUEMarch2002文章編號:100221582(2002)0220168204X角度測量的光學(xué)方法浦昭邦,陶衛(wèi),張琢(哈爾濱工業(yè)大學(xué)305信箱,黑龍江哈爾濱　150001)摘　要:光學(xué)測角法是高精度動態(tài)角度測量的一種有效的解決途徑。對目前發(fā)展較快的幾種角度測量的光學(xué)方法———圓光柵測角法、光學(xué)內(nèi)反射小角度測量法、激光干涉測角法和環(huán)形激光測角法進行了詳細(xì)的介紹,并且分別給出了每種方法的測量原理和發(fā)展現(xiàn)狀,比較了各種方法的優(yōu)缺點,給出了每種方法的應(yīng)用場合和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:角度測量;光學(xué)方法;轉(zhuǎn)角

2、;整周中圖分類號:TH741.2　　　文獻標(biāo)識碼:AAnglemeasurementwithopticalmethodsPUZhao2bang,TAOWei,ZHANGZhuo(HarbininstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Opticalmethodsareoneofthemosteffectivewayofdynamicanglemeasurementwithhighaccuracy.Severalwelldevelopedopticalmethodsofanglemeasurement,suchasanglem

3、easurementwithradicalgratings,anglemeasurementbasedoninternal2reflectioneffect,laserinterferenceanglemeasurementsystemandringlasergoniomcters,aredescribedinde2tail.Theprinciple,presentstatusandapplicationsituationofeachmethodisdisplayed.Thesuperiorityanddefectsofthesemethodsarelinedout.Thedev

4、elopmentfutureofeachmethodisgivenatlast.Keywords:anglemeasurement;opticalmethods;rotationangle;wholeround量的方法。1　引　言2　圓光柵測角法角度測量是幾何量計量技術(shù)的重要組成部分,發(fā)展較為完備,各種測量手段的綜合運用使測量準(zhǔn)確度達到了很高的水平。圓光柵是角度測量中最常用的器件之一。作為角度測量基角度測量技術(shù)可以分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種。對于靜態(tài)測準(zhǔn)的光柵可以用平均讀數(shù)原理來減小由分度誤差和安裝偏心誤量技術(shù)來說,目前的主要任務(wù)集中在如何提高測量精度和測量差引起的讀數(shù)誤差,因此

5、其準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定可靠。但在動態(tài)測量[1～3]分辨力上。隨著工業(yè)的發(fā)展,對回轉(zhuǎn)量的測量要求也越來時,在10r/s的轉(zhuǎn)速下,要想達到1′的分辨力都非常困難。目前越多,因此人們在靜態(tài)測角的基礎(chǔ)上,對旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)角測量問我國的國家線角度基準(zhǔn)采用64800線/周的圓光柵系統(tǒng),分辨題進行了大量的研究,產(chǎn)生了許多新的測角方法。力為01001″,總的測量不確定度為0105″。該測量方法主要是在測角技術(shù)中研究最早的是機械式和電磁式測角技術(shù),如多靜態(tài)下的相對角度測量。英國國家物理實驗室(NPL)的EW齒分度臺和圓磁柵等,這些方法的主要缺點大多為手工測量,不Palmer介紹了一臺作容易實現(xiàn)自動化,測量

6、精度受到限制[4,5]。光學(xué)測角方法由于為角度基準(zhǔn)的徑向光具有非接觸、高準(zhǔn)確度和高靈敏度的特點而倍受人們的重視,尤柵測角儀,如圖1所其是穩(wěn)定的激光光源的發(fā)展使工業(yè)現(xiàn)場測量成為可能,因此使示,既可用于測角,又光學(xué)測角法的應(yīng)用越來越廣泛,各種新的光學(xué)測角方法也應(yīng)運可用于標(biāo)定。其原理而生。目前,光學(xué)測角方法除眾所周知的光學(xué)分度頭法和多面是利用兩塊32400線棱體法外,常用的還有光電編碼器法[6]、衍射法[7,8]、自準(zhǔn)直的徑向光柵安裝在圖1NPL測角儀原理圖法[9,10]、光纖法[11]、聲光調(diào)制法[12,13]、圓光柵法[14～17]、光學(xué)內(nèi)015r/s的同一個軸反射法[18～23]

7、、激光干涉法[24～28]、平行干涉圖法[29,30]以及環(huán)形套上,兩個讀數(shù)頭一個固定,一個裝在轉(zhuǎn)臺上連續(xù)旋轉(zhuǎn),信號間[31～33]的相位差變化與轉(zhuǎn)角成正比。儀器中用一個自準(zhǔn)直儀作為基準(zhǔn)激光法等。這些方法中的很多方法在小角度的精密測量指示器,可以測得絕對角度,利用光柵細(xì)分原理可測360°范圍內(nèi)中已經(jīng)得到了成功地應(yīng)用,并得到了較高的測量精度和測量靈的任意角度,附加零伺服機構(gòu)可以對轉(zhuǎn)臺進行實時調(diào)整,限制零敏度,通過適當(dāng)?shù)母倪M還可對360°整周角度進行測量。對于眾漂。用干涉儀作為讀數(shù)頭