专利名称：一种基于正弦波磁光调制的失调角测量方法
技术领域：
本发明属于角度测量技术领域，涉及一种基于正弦波磁光调制的失调角测量方法，尤其涉及一种基于正弦波磁光调制的无机械连接的空间方位失调角高精度测量方法。
背景技术：
基于正弦波磁光调制偏振光的空间方位失调角测量技术是指利用光的偏振和法拉第磁致旋光效应实现不同水平面上的上下两台无机械连接的设备之间水平方位失调角的测量，此项技术的发展成长将大大促进航空航天及生物医学等多技术领域的发展。在本发明以前的现有技术中，关于正弦波磁光调制偏振光的空间方位失调角测量的研究主要是中国科学院西安光学精密机械研究所的高立民、陈良益、马彩文等教授发表在2001年11月第30卷第11期的《光子学报》中的《利用磁光调制实现方位角垂直传递》、 2001年7月第30卷第7期的《光子学报》中的《一种无机械连接的方位测量同步系统》、2008 年3月第37卷第3期的《红外与激光工程》中的《基于偏振光的精密角度测量及传递技术》 等文章，其空间方位失调角测量原理(如
图1所示)是激光器发出的激光经过起偏器成为线偏振光，当通过调制器中磁致旋光玻璃时，在正弦激励信号产生的同频交变磁场作用下， 产生法拉第磁致旋光效应，实现了偏振光信号调制，信号检测与处理系统对经光电转换后的信号检测处理、提取与失调角相关的电压信号，并经过一定的运算得到方位失调角。在该测量方法中，空间方位失调角的测量依据式(1)、(2)；先将调制后的光信号经光电转换、放大后，得到u :
权利要求
1. 一种基于正弦波磁光调制偏振光的空间方位失调角的測量方法，其特征在于不需要对光电转换后的信号进行隔直，直接通过建立光电转换后电压信号中极值点与失调角之间的关系模型，推导解算出包括增根在内的多个失调角，利用电压信号中极值点的个数决定失调角的取舍，最终通过反正切计算得到失调角的測量值，具体步骤如下步骤1 建立光电转换后电压信号中两个横坐标不变的极值点与失调角a关系模型
2.根据权利要求1所述的一种基于正弦波磁光调制偏振光的空间方位失调角的测量方法，其特征在于步骤1中建立光电转换后电压信号中两个横坐标不变的极值点与失调角α关系模型的具体步骤为步骤 1. 1 令」二备/0、5 二鲁/0 * sin 2仅=X * sin2a、C =臺/0 * cos2 = 乂 * cos2α得u = A+B^sin (mf sin wt) -C^cos (mf sin wt)⑷式中k是电压信号的放大倍数；Itl是激光器发出的激光经过起偏器后的出射光强；mf 为磁光调制器的调制度，单位是弧度；步骤1. 2 确定式中电压信号u的规律 对式(4)求极值点，令du/dwt = 0，得当—1 1时，u的极值分布如下所示
3.根据根据权利要求1 2所述的一种基于正弦波磁光调制偏振光的空间方位失调角的测量方法，其特征在于步骤2中所述的建立失调角测量模型的具体步骤为 步骤2.1:失调角的解算式⑶中
全文摘要
本发明涉及一种基于正弦波磁光调制的无机械连接的空间方位失调角高精度测量方法，其特征在于不需要对光电转换后的信号进行隔直，直接通过建立光电转换后电压信号中极值点与失调角之间的关系模型，推导解算出包括增根在内的多个失调角，利用电压信号中极值点的个数决定失调角的取舍，最终通过反正切计算得到失调角的测量值，具体步骤包括建立光电转换后电压信号中两个横坐标不变的极值点与失调角α关系模型；建立失调角测量模型；失调角测量的实现。同现有技术相比，提出直接处理信号的方法消除了贝赛尔函数展开带来的误差，二倍角公式的引入扩大了测量范围。本发明方法无论在测量精度还是测量范围上都优于现有方法。
文档编号G01C1/00GK102288154SQ20111016642
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者周召发, 张志利, 杨志勇, 郭晓松, 黄先祥 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程学院