折转光管误差检测方法的研究

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1、2012年8月第32卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementAug，2012V01．32No4文章编号：1000—7202(2012)04一OOOl一05中圈分类号：TH706折转光管误差检测方法的研究李永刚商秋芳赵功伟张忠武周玉堂(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)文献标识码：A摘要折转光管作为一种光线传递装置，被广泛应用于角度测量系统的光学传递中，但其制造误差却对传递准确度带来了直接影响。通过对折转光管传光特性的理论分析，推导了不同方向制造误差与光线传递偏转的关系公式，并根据其使用状态，阐

2、述了几种不同的检测方法。关键词折转光管制造误差检测方法ResearchonErrorMeasurementMethodoftheReplicateLight-tubeLIYong-gangSHANGQiu-fangZHAOG0n手weiZHANGZhong-wuZHOUYu-tang·(BeijingAerospaceInstituteforietrotogyudMeasurementTechnology，Beijing100076)AbstractThereplicateLight·tubeiswidelyusedintheopticalanglemeasurings

3、ystem，itsmann-facturingeiTordirectlyinfluencesthetransferaccuracy，Theexpressionformulabetweenmanufacturingen'orindifferentdirectionandthelighttransferdeflexionwasderived，basedonthetheoreticalanalysisofopticaltransfercharacteristic．Severalmeasurementmethodswereprovidedfordifferentusingsta

4、tes．KeywordsReplicatelight—tubeManufacturingelTorMeasurementmethod1引言在方位角传递测量系统中，由于传递环境复杂，光电准直仪器(光电自准直仪或光电经纬仪)的架设位置与测量目标(基准镜等)的位置有一高度差(或水平距离)，使测量仪器无法直接进行光瞄测量。这就需要增加一种传光装置，将光线无偏差地传递到测量目标上，使方位角在竖直或水平方向上传递，间接地实现光学准直测量。折转光管作为一种光线传递装置，其基本结构如图1所示。它的基本构造是由两个平面镜、基体收稿日期：2012—02—20，修回日期：2012—03—26

5、作者简介：李永刚(1980一)，男．硕士．工程师，主要从事精密仪器结构及瞄校技术的研究。B1一平面镜；2一基体；3-平面镜安装座。图、折转光管示意图2·宇航计测技术2012年．和平面镜安装基座组成。两个平面镜的反射面保持相对且平行，通过两个平面镜的反射，能够使出射光线PB和入射光线AO平行，并且光线的传播方向不变。当折转光管两反射平面镜完全平行时，可以将平行光在铅垂面或水平面内平移一段距离传递到另一个平面上，并且光的传播方向不变，实现无偏差的光学传递。由于具有上述特性。折转光管在光学测量系统的方位角传递中得到了广泛应用。而在实际使用过程中发现，折转光管本身的制造误差会对

6、传递准确度带来直接影响，因此，如何检测折转光管的误差并调整，就成为保证方位角传递准确度的关键。2折转光管的传光特性将垂直于折转光管两平面镜工作面中心的平面定义为主截面。当折转光管竖直(或水平)放置时，假设不存在安装误差，折转光管的主截面与铅垂面(或水平面)重合；若入射光线平行于主截面入射到光管中，则出射光线位于由入射光线与反射镜法线组成的平面内，并且这个平面与光管的主截面平行。折转光管出射光随入射光的入射角变化而变化，并保持与入射光平行。因此，折转光管能敏感、并准确反映入射光的入射角。在图2中，当入射光为AO时，入射角为45。，出射光为PB，与入射光线AO平行；入射光线

7、偏转为A’0时，即入射角不是45。时，出射光偏转为P’B’，仍与入射光A’0平行。当入射光的人射角不变时，如果折转光管的位置发生微量变化，入射光不沿折转光管主截面入射，但出射光仍能保持与入射光平行。这说明测量中对折转光管整体的安装位置要求不严格，因此折转光管的使用很方便。图2折转光管传光特性示意图当折转光管纵轴水平安装，用于平移水平面内的光线传递时，称为“水平折转光管”；当折转光管纵轴竖直安装，用于平移竖直高度差时，称为“竖直折转光管”。由于两种不同的折转光管对方位传递中角度的敏感方向不同，对于折转光管两平面镜不同方向的安装误差要求也不同