一種基於正弦波磁光調製的失調角測量方法

2023-06-18 22:53:21 1

專利名稱：一種基於正弦波磁光調製的失調角測量方法
技術領域：
本發明屬於角度測量技術領域，涉及一種基於正弦波磁光調製的失調角測量方法，尤其涉及一種基於正弦波磁光調製的無機械連接的空間方位失調角高精度測量方法。
背景技術：
基於正弦波磁光調製偏振光的空間方位失調角測量技術是指利用光的偏振和法拉第磁致旋光效應實現不同水平面上的上下兩臺無機械連接的設備之間水平方位失調角的測量，此項技術的發展成長將大大促進航空航天及生物醫學等多技術領域的發展。在本發明以前的現有技術中，關於正弦波磁光調製偏振光的空間方位失調角測量的研究主要是中國科學院西安光學精密機械研究所的高立民、陳良益、馬彩文等教授發表在2001年11月第30卷第11期的《光子學報》中的《利用磁光調製實現方位角垂直傳遞》、 2001年7月第30卷第7期的《光子學報》中的《一種無機械連接的方位測量同步系統》、2008 年3月第37卷第3期的《紅外與雷射工程》中的《基於偏振光的精密角度測量及傳遞技術》 等文章，其空間方位失調角測量原理(如

圖1所示)是雷射器發出的雷射經過起偏器成為線偏振光，當通過調製器中磁致旋光玻璃時，在正弦激勵信號產生的同頻交變磁場作用下， 產生法拉第磁致旋光效應，實現了偏振光信號調製，信號檢測與處理系統對經光電轉換後的信號檢測處理、提取與失調角相關的電壓信號，並經過一定的運算得到方位失調角。在該測量方法中，空間方位失調角的測量依據式(1)、(2)；先將調製後的光信號經光電轉換、放大後，得到u :
權利要求
1. 一種基於正弦波磁光調製偏振光的空間方位失調角的測量方法，其特徵在於不需要對光電轉換後的信號進行隔直，直接通過建立光電轉換後電壓信號中極值點與失調角之間的關係模型，推導解算出包括增根在內的多個失調角，利用電壓信號中極值點的個數決定失調角的取捨，最終通過反正切計算得到失調角的測量值，具體步驟如下步驟1 建立光電轉換後電壓信號中兩個橫坐標不變的極值點與失調角a關係模型
2.根據權利要求1所述的一種基於正弦波磁光調製偏振光的空間方位失調角的測量方法，其特徵在於步驟1中建立光電轉換後電壓信號中兩個橫坐標不變的極值點與失調角α關係模型的具體步驟為步驟 1. 1 令」二備/0、5 二魯/0 * sin 2僅=X * sin2a、C =臺/0 * cos2 = 乂 * cos2α得u = A+B^sin (mf sin wt) -C^cos (mf sin wt)⑷式中k是電壓信號的放大倍數；Itl是雷射器發出的雷射經過起偏器後的出射光強；mf 為磁光調製器的調製度，單位是弧度；步驟1. 2 確定式中電壓信號u的規律 對式(4)求極值點，令du/dwt = 0，得當—1 1時，u的極值分布如下所示
3.根據根據權利要求1 2所述的一種基於正弦波磁光調製偏振光的空間方位失調角的測量方法，其特徵在於步驟2中所述的建立失調角測量模型的具體步驟為 步驟2.1:失調角的解算式⑶中
全文摘要
本發明涉及一種基於正弦波磁光調製的無機械連接的空間方位失調角高精度測量方法，其特徵在於不需要對光電轉換後的信號進行隔直，直接通過建立光電轉換後電壓信號中極值點與失調角之間的關係模型，推導解算出包括增根在內的多個失調角，利用電壓信號中極值點的個數決定失調角的取捨，最終通過反正切計算得到失調角的測量值，具體步驟包括建立光電轉換後電壓信號中兩個橫坐標不變的極值點與失調角α關係模型；建立失調角測量模型；失調角測量的實現。同現有技術相比，提出直接處理信號的方法消除了貝賽爾函數展開帶來的誤差，二倍角公式的引入擴大了測量範圍。本發明方法無論在測量精度還是測量範圍上都優於現有方法。
文檔編號G01C1/00GK102288154SQ20111016642
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者周召發, 張志利, 楊志勇, 郭曉松, 黃先祥 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學院