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1、第15卷第2期云南民族大学学报(自然科学版)Vol.15No.22006年4月JournalofYunnanNationalitiesUniversity(NaturalSciencesEdition)Apr.20063小角度测量的光学方法周红锋宫爱玲(昆明理工大学理学院,云南昆明650093)摘要光学方法是一种精确测量小角度的主要方法和重要手段.通过综述光学自准直法、内反射法、激光干涉法和环形激光法等测角方法的测量原理,给出典型实验装置,比较了各种方法的优缺点,并对它们的使用场合进行了探讨.关键词小角度;光学方法;自准直;内反射;干涉;环形激光【
2、中图分类号】TH741.2【文献标识码】A【文章编号】1672—8513(2006)02-0130-04OpticalMethodsforMeasuringSmallAnglesZhouHongfengGongAiling(FacultyofScience,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)Abstract:Opticalmethodsisamainandimportantmethodforprecisemeasuringsmallangle.Thetheoryo
3、ftheanglemeasurementbasedonopticalautocollimation,internalreflection,interferometryandtheringlasergeni2omctoraredescribedindetail.Thetypicalmeasurementdevicesarelisted.Thesuperiorityanddefectsofthesemethodsarelinedout,andtheapplicationsituationofeachmethodisdiscussedtoo.Keywor
4、ds:smallangles;opticalmethods;autocollimation;internalreflection;interferometry;ringlaser角度测量是计量科学的重要组成部分,特别是射到位置探测二极管上的光斑位移,根据位移与探微小角度的测量在精密加工、航空航天、军事和通讯测器到被测物间的距离之比,便可得到物体的转动角等许多领域都具有极其重要的意义和作用.光学测度.自准直法原理简单,操作方便、易行.测量分辨率与角法由于具有非接触、高准确度和高灵敏度的特点透镜2焦距有关,焦距越长分辨率越高,但透镜焦距过而倍受人们的重
5、视,尤其是随着稳定的激光光源的长就会产生仪器笨重和所占空间增大的问题;若对场发展使工业生产现场测量成为可能,从而使光学测地没有限制或精确度要求不是特别高,应用较为方便,角的方法应用越来越广泛.笔者概述了光学自准直可用于粗调激光谐振腔的平行等.附录为使用该方法法、光学内反射法、激光干涉法、环形激光法的测量的一组实验数据.可以看出,基于光学自准直法测角仪原理和典型实验装置,讨论了各装置的特点及应用的测量范围一般都很小,通常在几分至几十分之间,测局限性,并对这几种方法的优缺点进行了探讨.量可靠性和测量精度也不是很理想.[1-3]1光学自准直法自准直法就是
6、在光学上使物体和像分别位于共轭平面上.当物体发生转动时,物体在像面上所成的像点也随之发生移动,以光束投射到被测物体上,通过测量像点的移动量便可以求出物体转动的角度.如图1所示,以准直激光作为入射光,经扩束后照射到被测物体上,光束被反射后经分束器由透镜2会聚到位置探测光电二极管上,测出物体转动前后反3收稿日期:2005-09-29作者简介:周红锋(1979～),男,云南大理人,硕士研究生,主要从事光信息处理与光互联的学习与研究.130第2期周红锋等:小角度测量的光学方法[4,5]扩大到10°,分辨力随入射角大小的变化而变化,最2光学内反射法-5[7]
7、佳分辨力可达8×10度.HongKongUniversityof光从光密介质传到光疏介质时,当入射角大于ScienceandTechnology的WeiDongzhou等人采用差临界角时发生全反射现象.内反射法小角度测量就动共光路结构,大大提高了系统的线性,并获得了是利用在全反射条件下入射角变化时反射光强度的013角秒的最佳分辨力.变化关系,通过反射光强的变化来测量入射角的变化的.如图2,由于入射角在临界角附近时反射率的线性度较好,随着入射角的微小变化,反射光的强度发生急剧变化,因此测量时通常定义一个临界角附近的初始角,被测角为相对于该初始角的角位
8、移,这样就可以充分利用临界角附近灵敏度较高的特点,进行小角度的高精度测量.内反射法是由HuangPS[6]等人提出来的,用
