资源描述：
《激光测量技术第四章激光准直及多自由度测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2006年3月6日星期一第四章激光准直及多自由度测量2006年3月6日星期一第一节准直测量原理直线度是指一系列的点列或连续表面对于几何直线的距离.直线度测量是平面度、平行度、垂直度等几何量测量的基础。传统方法:建筑:垂线法,拉钢丝法大型设备安装:拉钢丝法木工:划线法机械加工:钳工的划线法,定位传统方法的特点:简单,直观,垂线法,拉钢丝法易受环境因素影响,精度低2006年3月6日星期一第一节准直测量原理自准直光管和准直望远镜测量精度10um，使用白准直光管具有0.1秒级的灵敏度。缺点，如操作不方使，存在瞄准、调焦误羌等。同时，在较长的距离下，像质模糊，照度低。一般可靠的工作距离小于30m，此外
2、也存在空气的十扰。1-物管，带消色差透镜的物管1.1 2-准直测头，2.1分束器、目镜刻线2.2及准直刻线2.3 3-目镜4-带灯泡4.1的光源，4.2过滤玻璃及4.3聚光器2006年3月6日星期一自准直光管和准直望远镜⑵叉丝像分划板视场透光窗反射像旋转目镜调节鼓轮⑴伸缩目镜筒⑶2006年3月6日星期一第一节准直测量原理20世纪60年代激光出现后，高亮度、方向性相干件好等优点。激光准直仪具有拉钢丝法的直观性、简单性和普通光学准直的精度，并可实现自动控制。激光准直仪按上作原理可分为1)振幅测量法2)干涉测量法3)偏振测量法2006年3月6日星期一1）振幅/光强测量法利用激光的能量中心及其光强分
3、布实现直线度测量其基本原理:2006年3月6日星期一1）振幅/光强测量法缺点:激光器的光束漂移光束的非均匀性探测器灵敏度不对称空气的折射率梯度气流的扰动等影响思考题:水平,长距离测量,重力是否有影响?振幅/光强测量法常用的准直方法a．菲涅耳波带片法b.位相板法c.双光束法2006年3月6日星期一a.菲涅耳波带片法十字划线,是干涉形成的,有良好的抗干扰能力,光强分布均匀,经过扩束后照射波带片,避免的激光光束的漂移及振动因素的影响2006年3月6日星期一b.位相板法相位板相邻光程差半波长,即相位相差pi,相位板后,任何截面形成暗十字划线,经方孔后,发生衍射,形成四光强点2006年3月6日星期一c
4、.双光束法采用两光束的平分线作为准直基准可以克服激光器的漂移和部分空气扰功影响。2006年3月6日星期一2)干涉测量法干涉测量法是在以激光束作为直线基准的基础上，又以光的干涉原理进行读数来进行直线度测量的。主要有以下几种方法:1．楔形板干涉法2.双频激光干涉法3.光栅干涉法2006年3月6日星期一1．楔形板干涉法2006年3月6日星期一2.双频激光干涉法2006年3月6日星期一3.光栅干涉法2006年3月6日星期一3)偏振测量法光束从光楔组的正中央穿过时，由于左旋和右旋石英的厚度相同，不产生附加的旋光量2006年3月6日星期一第二节激光准直仪的组成主要组成(三部分):激光器光束准直扩束系统光
5、电接收系统及处理电路部分激光器利用激光束的能量中心,照射在光电探测器上,因此需要光场能量分布均匀,TEM00,常采用单模的He-Ne激光器.激光束横向漂移(平漂和角漂两种)要小,激光器输出功率的稳定及激器的噪声小漂移原因:谐振腔的两反射镜稳定性差:反射镜支架变形(热振动),谐振腔的变形(热,振动)2006年3月6日星期一1.激光器补偿措施主要有:热稳定装置光束补偿主动温控加热器其他措施隔振材料选用特殊设计等2006年3月6日星期一补偿措施:热稳定装置整个装置的作用是使激光器沿长度方向的温度梯度减少，同时使装置维持在较低的工作温度，从而减少变形。2006年3月6日星期一补偿措施:光束补偿腔反
6、射镜8和5的位置靠得很近，处于相同的环境条件，因此两个面之间的相对运动是很小的。所以，当激光器壳体变形时，输出激光束对原来的位置只产生很小的横向位移和角度偏移。2006年3月6日星期一补偿措施:主动温控加热器2006年3月6日星期一补偿措施:其他措施采取激光器与其反射镜系统对周围环境隔热用锥形腔代替圆柱形腔及增加毛细管刚度隔振实验室环境控制特殊材料,结构设计等措施都可以降低激光器输出激光束的漂移。2006年3月6日星期一2.光束准直扩束系统激光是高斯光束:其发散角:2θ=2λ/πR光斑大小,虽传输距离的增大,而增大而实际应用中:接收器的尺寸一定环境、光束出射漂移影响原理上需要大平面平行光束照
7、射所以：需要准直及扩束系统2006年3月6日星期一2.光束准直扩束系统常用扩束系统的种类：1）开普勒式望远镜2）伽利略式望远镜3）组合式倒置望远镜2006年3月6日星期一1）开普勒式望远镜特点：镜筒较长，可以方便的加空间滤波器4.13方式，镜筒较短，体积较小，增加了反射杂散光和光能吸收2006年3月6日星期一2）伽利略式望远镜特点：镜筒短，体积小，不可以加空间滤波器光可能反射回激光器，使激光器频率不稳定，反射
