專利名稱：一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動(dòng)的測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件的微量振動(dòng)測(cè)量，具體是指一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動(dòng)的測(cè)量裝置及方法。
背景技術(shù)：
采用高分辨率、高靈敏度的星載推掃式紅外相機(jī)進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)是十分有效的探測(cè)手段之一。由于采用長線列多元探測(cè)器以推掃方式進(jìn)行掃描，因此，沒有一般意義上的掃描機(jī)構(gòu)。但為了增加推掃式遙感儀器的觀測(cè)范圍及利用指向鏡的快速運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)紅外相機(jī)視場(chǎng)的快速轉(zhuǎn)移，一般在推掃型遙感儀器前增加指向鏡機(jī)構(gòu)。指向鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須保證快速穩(wěn)定的指向性能，任何微小的振動(dòng)都會(huì)直接影響到成像質(zhì)量；同時(shí)，由于地面分辨率及視場(chǎng)因素，指向鏡的尺寸較大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量亦較大，因此為了保證指向鏡的快速穩(wěn)定指向性能，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)控制，消除角動(dòng)量等等方面綜合考慮。而本發(fā)明則是針對(duì)指向鏡微小振動(dòng)測(cè)量的需求，用以檢測(cè)指向鏡穩(wěn)定時(shí)間的一種試驗(yàn)方法。
一般測(cè)量振動(dòng)的方法是采用加速度傳感器進(jìn)行測(cè)量，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量系統(tǒng)簡單，測(cè)試方法簡便，但對(duì)傳感器的要求較高，并容易受到外界干擾，噪聲比較大，測(cè)試結(jié)果誤差很大。

發(fā)明內(nèi)容
基于已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種光學(xué)測(cè)量裝置，及利用該裝置進(jìn)行指向鏡穩(wěn)定時(shí)間測(cè)量的一種方法。
本發(fā)明的測(cè)量裝置包括光源，沿光源前進(jìn)的方向上依次置有被測(cè)指向鏡、固定反射鏡、觀測(cè)屏。被測(cè)指向鏡與固定反射鏡之間的距離相比于被測(cè)指向鏡與觀測(cè)屏之間的距離要小1.5-2個(gè)數(shù)量級(jí)。所說的觀測(cè)屏可以是坐標(biāo)屏或CCD屏。
本發(fā)明的測(cè)量方法是利用入射光源在被測(cè)指向鏡與固定反射鏡之間的多次反射放大振動(dòng)角的原理進(jìn)行的。其測(cè)量方法步驟如下A.當(dāng)指向鏡指向穩(wěn)定，即無振動(dòng)時(shí)，調(diào)整激光入射角B和固定反射鏡與指向鏡間距h，使入射激光在固定反射鏡與指向鏡之間反射次數(shù)保持在15-25次；再通過調(diào)整觀測(cè)屏與指向鏡間距H，并使H與h之間的距離相差1.5-2個(gè)數(shù)量級(jí)，觀測(cè)此時(shí)入射激光在觀測(cè)屏上的位置。
B.當(dāng)指向鏡轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，即指向鏡有振動(dòng)時(shí)，觀測(cè)觀測(cè)屏上激光光斑的振動(dòng)幅度、周期，就可以計(jì)算出指向鏡振動(dòng)大小和穩(wěn)定所需時(shí)間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，測(cè)量精度明顯優(yōu)于振動(dòng)傳感器測(cè)量精度。同時(shí)可以精確的測(cè)量被測(cè)物定位精度。


圖1為指向鏡無振動(dòng)時(shí)的反射光路原理圖。
圖2為指向鏡振動(dòng)時(shí)的反射光路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)介紹本發(fā)明的測(cè)量裝置包括激光光源1，沿光源前進(jìn)的方向上依次置有被測(cè)指向鏡2、固定反射鏡3、觀測(cè)屏4。
見圖1，在振動(dòng)反射原理圖中，入射光的角度可以分解得到固定角B和振動(dòng)角a，固定角B定義為在初始位置，即指向鏡靜止時(shí)，指向鏡平行于固定反射鏡時(shí)的激光入射角。振動(dòng)角a定義為指向鏡的振動(dòng)轉(zhuǎn)角，指向鏡振動(dòng)時(shí)光路如圖2所示。調(diào)整固定反射鏡與指向鏡間的距離h可以調(diào)節(jié)反射次數(shù)；調(diào)整指向鏡與坐標(biāo)屏間距H可以調(diào)節(jié)對(duì)振動(dòng)的測(cè)量精度。具體幾何關(guān)系如下對(duì)于一次反射，根據(jù)幾何關(guān)系，可以簡單的得到出射光線角度變化在H遠(yuǎn)出光點(diǎn)的線位移LL＝2a*H推廣上述方程，L是反射次數(shù)n，振動(dòng)角a，固定反射鏡距離h，坐標(biāo)屏距離H的函數(shù)；可以表示為L＝2*n(n-1)ah+2*n*a*H當(dāng)h與H相比是一小量時(shí)，則有L＝2*n*a*H這樣就可以通過測(cè)量L的距離，利用上式得出指向鏡鏡體在目標(biāo)位置振動(dòng)過程中任意時(shí)刻的振動(dòng)角度。
實(shí)施例1.固定反射鏡與指向鏡間距設(shè)定為h＝0.02m；2.調(diào)整激光入射角，確定激光在指向鏡鏡面反射次數(shù)為20次；3.指向鏡鏡體表面與觀測(cè)屏之間的距離為1.28m；4.由公式L＝2*n*a*H得到，在坐標(biāo)屏上1mm對(duì)應(yīng)得指向鏡偏轉(zhuǎn)角度為20μrad；(測(cè)量精度20μrad)5.當(dāng)坐標(biāo)屏上激光光斑振幅小于3mm時(shí)，就可以認(rèn)為指向鏡鏡體已經(jīng)穩(wěn)定；6.通過測(cè)量光斑振幅，可以計(jì)算出指向鏡振動(dòng)大小和穩(wěn)定所需時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動(dòng)的測(cè)量裝置，包括光源(1)，其特點(diǎn)在于沿光源前進(jìn)的方向上依次置有被測(cè)指向鏡(2)、固定反射鏡(3)、觀測(cè)屏(4)；被測(cè)指向鏡(2)與固定反射鏡(3)之間的距離相比于被測(cè)指向鏡(2)與觀測(cè)屏(4)之間的距離要小1.5-2個(gè)數(shù)量級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動(dòng)的測(cè)量裝置，其特征在于所說的觀測(cè)屏(4)可以是坐標(biāo)屏或CCD屏。
3.一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動(dòng)的測(cè)量方法，其特征在于測(cè)量方法步驟如下A.首先當(dāng)指向鏡指向穩(wěn)定，即無振動(dòng)時(shí)，調(diào)整激光入射角B和固定反射鏡與指向鏡間距h，使入射激光在固定反射鏡與指向鏡之間反射次數(shù)保持在15-25次；再通過調(diào)整觀測(cè)屏與指向鏡間距H，并使H與h之間的距離相差1.5-2個(gè)數(shù)量級(jí)，觀測(cè)此時(shí)入射激光在觀測(cè)屏上的位置；B.當(dāng)指向鏡轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，即指向鏡有振動(dòng)時(shí)，觀測(cè)觀測(cè)屏上激光光斑的振動(dòng)幅度、周期，就可以計(jì)算出指向鏡振動(dòng)大小和穩(wěn)定所需時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動(dòng)的測(cè)量裝置及方法，該裝置包括激光光源，沿光源前進(jìn)的方向上依次置有被測(cè)指向鏡、固定反射鏡、觀測(cè)屏。該方法是利用入射光源在被測(cè)指向鏡與固定反射鏡之間的多次反射放大振動(dòng)角的原理進(jìn)行的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，測(cè)量精度明顯優(yōu)于振動(dòng)傳感器測(cè)量精度。同時(shí)可以精確的測(cè)量被測(cè)物定位精度。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1710397SQ20051002768
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者劉曉華, 傅雨田, 方丹 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所