光學角度測量方法綜述

為了解決以上問題，本文作者在此原理的基礎上提出了一種基丁光柵楔形平板的雙頻激光干涉角度測量的新方法，可以簡化測量裝置，相應的提高系統(tǒng)靈敏度和測量精度。
由上所述可以看出激光干涉測角法的最大優(yōu)點是準確度高、信號均勻性好、信噪比高，有希望達到通常方法達不到的準確度，因此在高精度角度測量中得到了大量的運用。其缺點是結(jié)構復雜，較難在現(xiàn)場使用。隨著激光干涉測量儀器的改進及新型激光光源的誕生和改進，可以得到進一步發(fā)展。

5 環(huán)形激光測教法
環(huán)形激光器已發(fā)展成為在360度整周角度范圍內(nèi)的高測量精度和高測量分辨力的角度和角速度傳感器，在慣性導航和角速度定位方面有重要的用途。環(huán)形激光是轉(zhuǎn)速測量準確度最高的方法，轉(zhuǎn)速測量相對準確度可達到10－6。研究環(huán)形激光器最多的國家是德國和俄羅斯。用該技術測角有以下優(yōu)點：
（1） 易實現(xiàn)自校，可以在測量過程中確定環(huán)形激光器的比例因子，從而大大減少了測量誤差。
（2） 可以實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)角測量，動態(tài)響應范圍寬。
（3）可以在轉(zhuǎn)速測量的同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)角測量，還可以測量瞬態(tài)轉(zhuǎn)速。
缺點是加工工藝難以保證，成本高，對環(huán)境要求嚴格，這是環(huán)形激光器沒有得到大量應用的最主要原因。主要誤差來源是頻鎖、零飄、頻率牽引和地球自轉(zhuǎn)的影響。
環(huán)形激光測角的基本原理如圖10所示。當被檢量具和環(huán)形激光器相對于靜止的光電自準直儀同步轉(zhuǎn)動時，在瞄準軸與量具棱面發(fā)現(xiàn)相重合的瞬間，被測角度轉(zhuǎn)換成由光電流觸發(fā)和停止脈沖所需的時間間隔，接口裝置在此間隔內(nèi)對環(huán)形激光脈沖讀數(shù)[31]。圣彼得堡電子大學和PTB合作研制的精密環(huán)形激光測角計可用于光學多面體和光學編碼器的校準、旋轉(zhuǎn)物體的外部角度測量和測角儀本身的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)角測量。該裝置的原理和上面介紹的基本相同。為了消除環(huán)形激光器比例系數(shù)絕對值長時間波動引起的測量誤差，與測量過程同時進行激光器校準，即用2π角度（整轉(zhuǎn)）內(nèi)的周期數(shù)相加的方法確定環(huán)形激光器差頻周期角值。與標準角度測量方法相比，該裝置在1r/s的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，測量準確度達到0.5μrad(0.1'')[32]。他們還將環(huán)形激光用于衍射光譜儀衍射角的測量，在0度到360度范圍內(nèi)測量誤差大約為0.05弧秒[33]。 --Content End-->

6 結(jié)論
通過對目前常用的幾種光學測角的方法的介紹可以看出，光學測角法在角度測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，并且達到了很高的測量精度。圓光柵在角度測量中的應用非常廣泛，在整周任意角度的測量中也達到了極高的準確度。其缺點是對光柵與轉(zhuǎn)臺的對心準確度要求較高，高準確度光柵的制作加工困難。光學內(nèi)反射法小角度測量的主要優(yōu)點是體積小，可以做成袖珍式測角儀，但其測量范圍也很小，因此只能用于小角度測量。激光干涉測角技術的最大優(yōu)點是測量精度高，小角度測量已經(jīng)達到了極高的準確度，各種不同的測量儀器在靜態(tài)和動態(tài)測量的條件下也具有結(jié)構簡單、穩(wěn)定性好、儀器只能化等許多優(yōu)點。作適當?shù)母倪M，消除誤差因素可進行整周角度測量。但目前的效果不很理想，測量精度不是很高，而且體積龐大，不適合在現(xiàn)場使用，因此還需要作進一步研究。在整周角度測量中，環(huán)形激光器被認為優(yōu)于目前其他技術。該方法的缺點是只能實現(xiàn)動態(tài)測量，對測量條件要求很高，但該方法在動態(tài)整周角度測量方面是一個非常有前途的發(fā)展方向。