角度基準雷射數字傳感器的製作方法

2023-09-23 02:00:45 1

專利名稱：角度基準雷射數字傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及角度基準測量裝置。
背景技術：
在軍事上，凡涉及發射角自動調整問題如防空高炮，飛彈發射車和帶有自動旋轉角的跟蹤雷達以及船艦、潛艇，遠望測量船的定位系統，都涉及要解決零位基準問題，即垂直基準或水平基準。在防高高炮上目前已從傳統的人工操作轉向自動化數位化操作，炮筒的自動調整已經由角度編碼器的數位訊號加以控制，但仰角的基準(零基準)仍然採用傳統的長水泡人工調整方式來確定，這種方式存在的問題是一是長水泡基準變化量無法提供數位訊號給控制系統指揮儀；二是炮身基準在實施設計過程中受到劇烈振動，它是一個不斷變化的量，而且這一基準的變化又無法實時通知指揮儀，從而導致設計命中率的大幅降低。跟蹤雷達、飛彈發射車的零基準也普遍採用長水泡人工調整的方式，存在於高炮同樣的問題，艦船、潛艇、遠望測量船的定位系統，不可能完全採用美國GPS全球定位系統，只能建立我國自己的定位系統，而目前存在的問題是慣導零基準的誤差較大，而且每次執行任務前都需要進行靜水標定，帶來了較大的經濟上、人員上的消耗，主要的是不能實時、高準確性的確定零基準。

發明內容
本發明的目的是克服上述不足問題，提供一種角度基準雷射數字傳感器，結構簡單，性能優越，為許多角度測量提供零基準及偏差方位角，並實時提供數位訊號。
本發明為實現上述目的所採用的技術方案是角度基準雷射數字傳感器，雷射器固定裝在殼體頂部，殼體內部從上至下依次固定光斑調製光學系統和液體雙光楔補償器，殼體底部基座上固定PSD位置光電傳感器，信號輸出線接至殼體外。
所述雷射器裝在調整萬向節上，調整萬向節裝在殼體上。
所述雷射器選用波長與PSD位置光電傳感器接收波長相一致的雷射器，一般選用635或650nm波長的半導體雷射器。
所述光斑調製光學系統為一組把光斑調製成直徑2mm以內光斑的透鏡。
所述液體雙光楔補償器由三層平鏡、補償器殼體構成的兩個密閉容器，在這兩個容器中裝了透明的補償液。
本發明角度基準雷射數字傳感器，其原理是由一種經特殊的光學系統調製的雷射束，經液體光楔自動補償生成高精度的鉛錘雷射束，補償精度可達到0.03″/1′標準偏差達到 在其下方放置PSD光電位置傳感器，將接收到雷射中心的X、Y方向的位置以數位訊號輸出，當被測平臺發生水平傾斜時就會測出水平傾斜量及水平傾斜的方位角，並實時輸出基準偏差的數位訊號，本發明補償精度大大超過了傳統的補償技術，並處於國際領先水平，結構簡單可靠，特別是抗震性能優越，補償範圍可達10°的範圍，實時輸出數位訊號。這些是其它自動補償技術所無法實現和比擬的。適用於軍事大型裝備上的角度基準測量。


附圖為本發明結構示意圖。
具體實施例方式如圖所示的角度基準雷射數字傳感器，635或650nm波長的半導體雷射器1裝在調整萬向節3上，調整萬向節裝在殼體6頂部，調整萬向節和雷射器調節釘2可以調整雷射器位置，殼體內部從上至下依次固定光斑調製光學系統4和液體雙光楔補償器5，殼體底部基座9上固定PSD位置光電傳感器7，信號輸出線8接至殼體外。光斑調製光學系統為—組把光斑調製成直徑2mm以內光斑的透鏡，最好是能將光斑調製成直徑1mm以內光斑的透鏡，液體雙光楔補償器是由三層平鏡、補償器殼體構成的兩個密閉容器，在這兩個容器中裝了透明的補償液，在容器底面的平鏡上方形成了兩個液體透鏡。液體透鏡的上表面是自由表面即水平面它是本儀器的基準面。這兩個液體透鏡的楔角隨著儀器初置平時儀器的機械軸與理論垂線的夾角不同而變化著。它們具有如下特徵當兩層液體的折射係數之和為″3″時，儀器初置平的角度(小角度)不論是多少，從兩層液體光楔出去的雷射束將嚴格指向地心，在理論上誤差為″0″，也就是可以實現完全補償，這一點是任何通過機械結構實現的自動補償所無法比擬的。平鏡和補償液及補償器殼體組成了液體光楔自動補償器，該液體光楔自動補償器為現有技術，在專利號為95231114.3專利說明書中有清楚的記載，在此不再祥述。
使用時，基座9與被測裝備的基準平臺10接一起，信號輸出線接到應用設備上，主要是軍事上的自動控制裝置。雷射器發射雷射束，經光斑調試光學系統調製後的光斑直徑在2mm以內，最好在1mm以內，邊緣無雜散光。經液體雙光楔補償器自動補償後，雷射束為鉛錘精度很高的基準光束射向PSD位置光電傳感器。當被測裝備發生傾斜時，PSD位置傳感器(7)也同時發生位置改變，但雷射束仍為鉛錘的雷射束，這時PSD會將位置改變量的大小與方位直接以電信號輸出，並由控制電路將其改變為數位訊號輸出。
權利要求
1.角度基準雷射數字傳感器，其特徵是雷射器(1)固定裝在殼體(6)頂部，殼體內部從上至下依次固定光斑調製光學系統(4)和液體雙光楔補償器(5)，殼體底部基座(9)上固定PSD位置光電傳感器(7)，信號輸出線(8)接至殼體外。
2.根據權利要求1所述的角度基準雷射數字傳感器，其特徵是雷射器裝在調整萬向節(3)上，調整萬向節裝在殼體上。
3.根據權利要求1所述的角度基準雷射數字傳感器，其特徵是雷射器(1)選用波長與PSD位置光電傳感器接收波長相一致的雷射器。
4.根據權利要求1所述的角度基準雷射數字傳感器，其特徵是雷射器(1)選用635或650nm波長的半導體雷射器。
5.根據權利要求1所述的角度基準雷射數字傳感器，其特徵是光斑調製光學系統(4)為一組把光斑調製成直徑2mm以內光斑的透鏡。
6.根據權利要求1所述的角度基準雷射數字傳感器，其特徵是液體雙光楔補償器(5)由三層平鏡、補償器殼體構成的兩個密閉容器，在這兩個容器中裝了透明的補償液。
全文摘要
本發明涉及角度基準測量裝置，角度基準雷射數字傳感器，雷射器固定裝在殼體頂部，殼體內部從上至下依次固定光斑調製光學系統和液體雙光楔補償器，殼體底部基座上固定PSD位置光電傳感器，信號輸出線接至殼體外。本發明角度基準雷射數字傳感器，其原理是由一種經特殊的光學系統調製的雷射束，經液體光楔自動補償生成高精度的鉛錘雷射束，補償精度可達到0.03″/1′標準偏差達到1/600000，補償精度大大超過了傳統的補償技術，並處於國際領先水平，結構簡單可靠，特別是抗震性能優越，實時輸出數位訊號。這些是其它自動補償技術所無法實現和比擬的。適用於軍事大型裝備上的角度基準測量。
文檔編號G01C9/02GK1743805SQ20051004734
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月27日 優先權日2005年9月27日
發明者劉洪雲, 王培昌, 於乾軼, 常治學 申請人:劉洪雲