激光光斑质量对基于PSD的激光三角法长时间连续测量精度的影响

为了提高半导体激光器-位置敏感器件(LD-PSD)激光三角法测距、测厚系统的测量精度,对半导体激光器的光斑质量进行了研究。用不同功率的半导体激光器做静态测距实验,结果表明,在长时间连续测量中,激光光斑重心的漂移增大了系统的测量误差。光斑重心漂移主要是由光斑的高频噪声和光斑整体偏移造成的。针对这两方面因素设计了基于针孔滤波和棱镜分束的能够提高激光光斑质量的光学系统,并用CODEV软件进行了优化与仿真。将所设计的光学系统加入到测距仪中重新进行静态测距实验,结果表明,改善后的系统精确度由25μm提高到8μm,使得基于位置敏感器件的激光三角法测距、测厚系统在长时间连续工作时也能保持较高的测量精度。     

大气层内载体星光折射间接敏感地平定位可行性分析

星光折射间接敏感地平定位方法具有自主性强、精度高、成本低等特点,是一种很有应用前景的新型天文导航方法.目前,传统的星光折射间接敏感地平定位方法是以大气层外载体为应用对象而提出的一种天文定位方法,然而绝大部分载体主要工作在大气层内,为了分析这种星光折射间接敏感地平定位方法应用于大气层内载体的可行性,本文首先基于折射定律和球形大气模型建立了星光大气折射模型,分析了根据星光折射角与载体位置之间的关系进行星光折射间接敏感地平定位的工作机理,进而通过定量分析载体在大气层内、外观测的折射角偏差,对星光折射间接敏感地平定位方法在大气层内应用的可行性进行论证与分析.结果表明,传统星光折射间接敏感地平定位方法只适用于在40 km以上至大气层外飞行的载体,若能利用高度计获得载体的粗略高度,可以将星光折射间接敏感地平定位方法应用于大气层内飞行高度在20～40 km的飞行载体.     

激光陀螺抗辐照读出系统方案研究

为了提高环形激光陀螺(RLG)的空间环境适应性,提出了基于菲涅耳透镜的RLG抗辐照读出方案。该方案采用菲涅耳透镜对RLG输出的顺/逆时针光进行会聚,在其焦平面前方得到了条纹数不变、尺寸显著减小的干涉条纹。相比于采用普通凸透镜,基于菲涅耳透镜的读出系统在球差校正和安装便利性等方面更具优势。计算结果表明,该方案能将RLG输出光斑尺寸降低到原水平的1%以下,显著降低了对光电管的尺寸要求,从而大幅减小了辐照对探测器的损伤,提高了RLG的空间环境适应性。     

PSD精密薄板在线多点测厚系统

为满足精密薄板厚度在线测量的精密性、实时性和可靠性要求, 将基于调制、带通滤波和峰值检测的信号处理技术与激光三角法相结合, 设计了高精度 PSD微位移传感器, 并利用多个传感器和差动三角法制作了采样速率达到 1 kHz, 测量厚度范围为 6 mm, 测量精度可达 10滋m的薄板多点测厚系统原理样机。系统基于 SOPC技术, 在 FPGA内扩展了多个串口作为测量数据传输通道, 同时采用 ARM9微处理器做控制中心, 利用其内部的 SMC(静态存储控制器)与 FPGA连接, 实现了测量数据的实时传输、处理和显示。最后, 对系统的稳定性以及影响因素进行了测量和分析。