恒光程光電自準(zhǔn)直小角度測(cè)量誤差分析論文

1、恒光程光電自準(zhǔn)直儀的硬件設(shè)計(jì)與精度分析【摘要】 小角度測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用在機(jī)械、光學(xué)、航空、航天、航海等領(lǐng)域,高精度小角度測(cè)量是幾何量測(cè)量領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一,本文研究了一種基于恒光程原理的光電自準(zhǔn)直儀,圍繞該儀器的研究開(kāi)發(fā),主要研究了以下內(nèi)容:首先,結(jié)合自準(zhǔn)直原理,設(shè)計(jì)了恒光程光電自準(zhǔn)直儀的總體方案,以雙直角棱鏡組來(lái)保證測(cè)量光程的恒定,設(shè)計(jì)了包括裝夾結(jié)構(gòu)、光路系統(tǒng)、光電探測(cè)器件、信號(hào)處理系統(tǒng)在內(nèi)的四個(gè)組成部分,重點(diǎn)闡述了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作,并從數(shù)學(xué)角度論述了光路的檢測(cè)原理。其次,在搭建光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)方面,對(duì)光電自準(zhǔn)直儀的光學(xué)器件的選取進(jìn)行了分析研究,從影響光束質(zhì)量的因素及光強(qiáng)分布特點(diǎn)入手,為本系

2、統(tǒng)選擇了高性能的半導(dǎo)體激光器作為光源;在光電轉(zhuǎn)換器件方面,分析對(duì)比了硅光電池以及CCD器件的響應(yīng)速度、光譜特性以及信號(hào)質(zhì)量等因素,選取了四象限硅光探測(cè)器作為光電轉(zhuǎn)換器件,并推導(dǎo)出該探測(cè)器接收信號(hào)的數(shù)學(xué)計(jì)算公式。第三,對(duì)整個(gè)恒光程測(cè)量系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)及軟件平臺(tái)的搭建進(jìn)行闡述,設(shè)計(jì)了信號(hào)放大電路及信號(hào)提取電路,將光電接收器接收到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢赃M(jìn)行采集的電壓信號(hào),利用高速采集卡對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行采樣及A/D轉(zhuǎn)換,提取有用的測(cè)量信號(hào),并在計(jì)算機(jī)中輸出. 更多還原【Abstract】 Micro angle measurement technique is widely used in ma

3、chinery, optics, aviation, aerospace, marine and other fields, High-precision measurement of micro angle is one of the key areas in the geometry measurement research. In this dissertation, based on the principle of invariant light-distance photoelectric autocollimator, the main research contents abo

4、ut research and development of the instrument are as follows.Firstly, based the principle of self-collimation, the framework of the invariant ligh. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 恒光程； 光電自準(zhǔn)直； 小角度測(cè)量； 誤差分析； 【Key words】 invariant light-distance； Photoelectric autocollimator； Micro Angle Measurement； Error Analysis； 摘要

5、 4-5 Abstract 5 第1章 概論 8-14 1.1 引言 8 1.2 光電自準(zhǔn)直儀的發(fā)展概況 8-12 1.3 課題來(lái)源及本文研究?jī)?nèi)容 12-14 第2章 光電自準(zhǔn)直儀設(shè)計(jì)方案 14-22 2.1 光電自準(zhǔn)直儀的設(shè)計(jì)要求與總體設(shè)計(jì)方案 14-16 恒光程光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 14 恒光程光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)的組成 14-16 2.2 光電自準(zhǔn)直儀的測(cè)量原理 16-21 自準(zhǔn)直原理 16-17 恒光程原理 17-18 恒光程測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)原理 18-21 2.3 本章小結(jié) 21-22 第3章 光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)的搭建 22-32 3.1 光源的選取及分析 22-25 光源的選取 22 半導(dǎo)體激

6、光器光束質(zhì)量分析 22-23 半導(dǎo)體激光器光強(qiáng)分布特點(diǎn) 23-25 3.2 光電轉(zhuǎn)換器件的選取 25-31 光電轉(zhuǎn)換器件 25-28 QPD 檢測(cè)原理 28-29 QPD 對(duì)系統(tǒng)靈敏度影響的分析 29-31 3.3 本章小結(jié) 31-32 第4章 光電自準(zhǔn)直儀的軟件和硬件設(shè)計(jì) 32-46 4.1 激光器電源設(shè)計(jì) 32-36 4.2 光電信號(hào)的接收與處理 36-41 信號(hào)放大電路設(shè)計(jì) 36-39 信號(hào)提取電路設(shè)計(jì) 39-41 4.3 測(cè)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 41-45 被測(cè)工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)協(xié)議 42-43 數(shù)據(jù)采集及A/D 轉(zhuǎn)換 43-45 4.4 本章小結(jié) 45-46 第5章 光電自準(zhǔn)直儀精度驗(yàn)證及誤差分析 46-59 5.1 光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 46 5.2 光電自準(zhǔn)直儀的精度驗(yàn)證 46-50 精度驗(yàn)證的方案設(shè)計(jì) 46-47 標(biāo)定試驗(yàn) 47-48 精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 48-50 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 50-54 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 50-51 靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 51-54 5.4 誤差分析 54-58 測(cè)量時(shí)的運(yùn)動(dòng)誤差 54-56 外界光引起的誤差 56-5