專利名稱：一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動的測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件的微量振動測量，具體是指一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動的測量裝置及方法。
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)行對地觀測是十分有效的探測手段之一。由于采用長線列多元探測器以推掃方式進(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范圍及利用指向鏡的快速運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)紅外相機(jī)視場的快速轉(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)計必須保證快速穩(wěn)定的指向性能，任何微小的振動都會直接影響到成像質(zhì)量；同時，由于地面分辨率及視場因素，指向鏡的尺寸較大、轉(zhuǎn)動慣量亦較大，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，驅(qū)動控制，消除角動量等等方面綜合考慮。而本發(fā)明則是針對指向鏡微小振動測量的需求，用以檢測指向鏡穩(wěn)定時間的一種試驗方法。
一般測量振動的方法是采用加速度傳感器進(jìn)行測量，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測量系統(tǒng)簡單，測試方法簡便，但對傳感器的要求較高，并容易受到外界干擾，噪聲比較大，測試結(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)測量裝置，及利用該裝置進(jìn)行指向鏡穩(wěn)定時間測量的一種方法。
本發(fā)明的測量裝置包括光源，沿光源前進(jìn)的方向上依次置有被測指向鏡、固定反射鏡、觀測屏。被測指向鏡與固定反射鏡之間的距離相比于被測指向鏡與觀測屏之間的距離要小1.5-2個數(shù)量級。所說的觀測屏可以是坐標(biāo)屏或CCD屏。
本發(fā)明的測量方法是利用入射光源在被測指向鏡與固定反射鏡之間的多次反射放大振動角的原理進(jìn)行的。其測量方法步驟如下A.當(dāng)指向鏡指向穩(wěn)定，即無振動時，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)整觀測屏與指向鏡間距H，并使H與h之間的距離相差1.5-2個數(shù)量級，觀測此時入射激光在觀測屏上的位置。
B.當(dāng)指向鏡轉(zhuǎn)動一角度，即指向鏡有振動時，觀測觀測屏上激光光斑的振動幅度、周期，就可以計算出指向鏡振動大小和穩(wěn)定所需時間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，測量精度明顯優(yōu)于振動傳感器測量精度。同時可以精確的測量被測物定位精度。


圖1為指向鏡無振動時的反射光路原理圖。
圖2為指向鏡振動時的反射光路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)介紹本發(fā)明的測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指向鏡2、固定反射鏡3、觀測屏4。
見圖1，在振動反射原理圖中，入射光的角度可以分解得到固定角B和振動角a，固定角B定義為在初始位置，即指向鏡靜止時，指向鏡平行于固定反射鏡時的激光入射角。振動角a定義為指向鏡的振動轉(zhuǎn)角，指向鏡振動時光路如圖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)對振動的測量精度。具體幾何關(guān)系如下對于一次反射，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，則有L＝2*n*a*H這樣就可以通過測量L的距離，利用上式得出指向鏡鏡體在目標(biāo)位置振動過程中任意時刻的振動角度。
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對應(yīng)得指向鏡偏轉(zhuǎn)角度為20μrad；(測量精度20μrad)5.當(dāng)坐標(biāo)屏上激光光斑振幅小于3mm時，就可以認(rèn)為指向鏡鏡體已經(jīng)穩(wěn)定；6.通過測量光斑振幅，可以計算出指向鏡振動大小和穩(wěn)定所需時間。
權(quán)利要求
1.一種用于遙感儀器中的指向鏡微小振動的測量裝置，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指向鏡(2)、固定反射鏡(3)、觀測屏(4)；被測指向鏡(2)與固定反射鏡(3)之間的距離相比于被測指向鏡(2)與觀測屏(4)之間的距離要小1.5-2個數(shù)量級。
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的測量裝置，其特征在于所說的觀測屏(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的測量方法，其特征在于測量方法步驟如下A.首先當(dāng)指向鏡指向穩(wěn)定，即無振動時，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)整觀測屏與指向鏡間距H，并使H與h之間的距離相差1.5-2個數(shù)量級，觀測此時入射激光在觀測屏上的位置；B.當(dāng)指向鏡轉(zhuǎn)動一角度，即指向鏡有振動時，觀測觀測屏上激光光斑的振動幅度、周期，就可以計算出指向鏡振動大小和穩(wěn)定所需時間。
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的測量裝置及方法，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指向鏡、固定反射鏡、觀測屏。該方法是利用入射光源在被測指向鏡與固定反射鏡之間的多次反射放大振動角的原理進(jìn)行的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，測量精度明顯優(yōu)于振動傳感器測量精度。同時可以精確的測量被測物定位精度。
文檔編號G01M11/00GK1710397SQ20051002768
公開日2005年12月21日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所