高精度快速倾斜镜位置检测与标定北大核心CSCD

在单探测器型复合轴系统中,子轴跟踪启动后,主轴因没有适当的控制输入而处于开环状态,易导致目标脱离视场。为了避免这种情况,需要系统将精确的压电陶瓷(PZT)位置反馈给主轴。单独使用PZT振镜的开环系统时,无法对PZT振镜的倾斜角度进行较高精度的控制,若辅以检测补偿系统,则可以提高系统的控制精度。目标位置检测对于振镜控制具有重要的作用,它为开环状态下的伺服系统提供精确的控制信息,以保证目标始终在视轴的中心位置。根据PZT振镜的物理结构特点,研究单探测器型复合轴系统中振镜位置的检测方法,给出电路的设计原理,同时提出一种新的利用光学自准直仪的标定方法;给出控制公式,并重复进行多组实验,以对控制公式进行验证。实验结果表明,控制误差可以保证在20μrad以内。该研究结果为单探测器型复合轴的控制系统设计提供了基础。     

自准直仪新旧检定规程差异之我见

本文介绍了作者对自准直仪新旧检定规程差异的理解.     

一种小角度误差快速检测方法及不确定度分析

针对传统角度误差检测设备构成复杂、使用繁琐、环境要求严苛的问题,设计了一种利用自准直经纬仪快速测量转台转角误差的检测系统。首先研究了三维空间反射模型并详细推导了模型的准确表达式;然后基于此给出了在特定条件下工程近似结果;最后结合实验完成了对检测系统的不确定度评定。扩展不确定度为8.9″,此结果验证了检测系统的有效性。     

空气孔硅光子晶体偏振无关3 dB分光器

提出并成功设计了基于自准直马赫-曾德尔干涉仪(SMZI)的空气孔硅光子晶体偏振无关3dB分光器。介绍了采用偏振透射谱匹配的方法,SMZI可以实现偏振无关分束的基础理论。通过连续改变SMZI两臂的光程差,基于匹配两个偏振的透射谱,成功实现了在归一化频率下将TE偏振和TM偏振的入射自准直光束进行1∶1分光。最后,利用时域有限差分数值模拟软件计算出来的TE偏振瞬时磁场分布图和TM偏振瞬时电场分布图验证了自准直光束的分光情况。结果显示:如果将工作波长定在1 550nm,该偏振无关3dB分光器大小仅为16.7μm×16.7μm。由于具有尺寸微小、结构简单并使用单一硅材料等特性,该分光器有望应用于集成光路中。     

测试设备位姿失调对自准直仪法测量圆分度误差的影响

为了提高圆分度仪器分度误差的测量精度,介绍了用多面棱体自准直仪测量分度误差的原理和方法,对影响测量结果的误差源进行了分析。根据测量原理建立了多面棱体和自准直仪坐标系,利用坐标变换分别建立了多面棱体工作面与受检仪器轴线的平行差、自准直仪光轴与多面棱体工作面不垂直度误差、自准直仪电十字竖线与受检仪器轴线的平行差对分度误差影响的精确模型。在实验室内,以单轴位置转台的定位精度为测试对象,设计了以上三种位姿失调误差模型的验证实验,实验结果与理论模型仿真结果具有很好的一致性,三种位姿失调引入的误差实测值与理论值的最大偏差小于0.9″,验证了位姿失调量引入测量误差模型的正确性,该模型及仿真结果可以准确指导圆分度误差测试。     

大口径光学系统的镜面视宁度检测

为了保证大口径光学镜面加工检测的质量和效率,提出了提高大口径光学系统镜面视宁度检测精度的方法。利用电子自准直仪以及平面镜确定波前斜率,推导了基于斜率信息与镜面视宁度之间的关系。为了提高测量精度,突破单台自准直仪精度限制,采用三台自准直仪进行互标校。为了进一步降低误差,使用六自由度平台支撑立方反射体,使精度提高至0.01″量级。另外,结合频响函数的相关理论,估计得到了六自由度平台在检测环境下所引入的误差。最后,引入标准化点源敏感性(PSSn)对结果进行评价,并开展了数值仿真实验。针对模拟镜面视宁度,分别计算两个方向的斜率功率谱以及原始波前功率谱,然后利用之前给出的功率谱与PSSn之间的关系得到了两个方向的PSSn均为0.999。该镜面视宁度测量方法可以在模拟望远镜实际工况下,完成对于系统主镜视宁度的定量预测。     

二维光电水平倾角测量系统

针对高端装备制造中对大尺度机床误差测量与补偿的要求,本文基于光学自准直原理和液体表面反射原理,研制了一种二维光电水平倾角测量系统以实现对机床滚转角和俯仰角的测量。该系统使用半导体激光器发射激光,经光学自准直系统于待测硅油表面将被测倾角放大二倍。然后,由位置敏感探测器感测光斑位置变化,输出包含角度信息的光电流信号,并由低噪声四路同步微弱信号处理电路进行相同倍数的放大以减小误差。最终,由高速采集卡进行数据采集,经均值滤波、曲线拟合、解算处理后将其转化为倾角信息,从而实现二维角度测量。在光学平台进行了对比实验,结果表明:测量系统在-10~10mm/m(约为-2 000″~2 000″)量程内,角度测量误差小于±0.050mm/m(约为±10″),线性度优于0.25%,满足大尺度机床二维水平倾角检测对大量程、高精度、高稳定性的要求。     

导弹弹体坐标及几何参数的检测

瞄准系统及装弹要求对导弹弹体纵轴线垂直度、空间尺寸及位置测量提出了一定精度要求.提出用自准直望远系统代替传统检测方法,对导弹弹体坐标及几何参数进行检测,具有精度高、快速准确,得到了实际应用,此方法也可用于其它类似检测中.     

激光自准直仪的数据处理与误差估计

本文主要讨论了激光自准直仪在野外目标定位中应用,具体阐明了测量的基本原理,并给出了对于测量信号的几种实际处理方法,最后对测量中面临的问题给予了分析和展望。     

自准直导轨磨床床身有限元优化设计

自准直导轨磨床是通过适当降低导轨磨床床身和基础纵向弯曲刚度的办法来消减环境温度变化和摩擦热对导轨磨床加工精度影响的新型导轨磨床。它的床身—基础系统具有很好的热态特性。为进一步提高自准直导轨磨床床身—基础系统的静态特性和动态特性，本文对自准直导轨磨床床身进行了有限元优化设计。优化设计结果表明，优化设计存在可行域，采用有限元优化设计方法可以提高自准直导轨磨床床身的静态特性和动态特性。