基于内反射原理测量小角度变化量的技术研究

发布时间：2024-03-21 05:12

　　近年来越来越多的国家投入巨资研发激光制导武器,为提高打击效率就需要增强精确的导引能力,目前导引系统的工作精度已经朝着亚秒级发展,无论在研发环节还是检验环节,都需要设计制造一套小角度探测系统,基于内反射效应设计的测角系统能进行激光光束角度微小变化量的实时监测,保障了激光制导的可靠性。本文分析了基于内反射效应实现小角度测量的基本原理,设计了一套可调节相关参量的微小角度实时测量系统,并通过采用三次内反射优化了设计方案,提高了整个系统用于测量微小角度的灵敏度。分析了入射直角棱镜时灵敏度的变化情况和激光光源发散性对测试结果的影响,探索了将本系统的设计方案运用于二维角度测量的可行性,并分析了二维角度变化对彼此角度测量的影响；根据设计进行微小角度测量系统的搭建,基于功率计的性能确定了对实时采集数据的处理方案,采用了激光自准直仪对实际角位移量进行监测,分别使用直角棱镜和道威棱镜实现了一次、三次内反射,测量的角位移量范围为±300秒,先通过标定实验得到相应状态下系统的直线拟合和三次多项式拟合参数,系统使用直角棱镜测量时的三次拟合残余误差为士4秒,角位移量对线性化反射比的分辨率为每秒-0.00054,重复...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１光线在玻璃－空气界面上的内反射情况??

２．１光学内反射测角法??当一束光线传播到两种不同介质的分界面上时，一部分光被反射回来，而另外一??部分光将透射到第二种介质中去，其传播按照对应的透射角方向。如图２．１所示，为入??射角不同时对应的内反射情况，图中光线从高折射率介质（玻璃＝１．５）传播到低折射??率介质（空气＝１....

图２．２玻璃－空气界面上的反射率曲线??在内反射的情况下，入射角为小角度时Ｓ波和戶波的反射率变化都相对缓慢，而??

透射系数很容易通过光电二极管或光敏元件探测得到，入射角０，又作为反射率欠，和欠Ｐ??的函数参量，所反射率大小就可Ｗ用做角度的测量，特别是当入射光接近临界角时，??这种方法将会具有很高的灵敏度。不过从图２．２中可Ｗ观察到，入射角０，与反射率之间??存在固有的非线性关系，送导致两者间....

图２．５户波情况下反射率及线性化反射率曲线??对比反射率ｉ？与入射角６间存在的固有非线性，线性化反射率与角位移量Ａ６之间??

?、民从?Ｑ）－民??及〇，（么０）?＝?－＾￣－￣＾——－?（２．１０）??Ｐ、＾欠戶）＋灰ｐ（－Ａ巧??不妨也取戊，＝０．３，此时初始入射角６。约为４１．３。，如图２．５所示，ＷＡ０为自变量??作欠ｐ（Ａ巧、ｉｙ－Ａ６０、乂ｐ（Ａ巧－ｉ？ｐ（－Ａ巧、巧＋?ｉ？ｐ（－Ａ巧?Ｗ及....

图２．８线性化反射率的灵敏度Ｋ，曲线??．

移量之间包含一定的非线性误差，若对曲线进行Ｈ次多项式拟合，则为ｃ：（４），??为ｃ，），解得Ａ６的误差将只安忽略的局次项影响。??如图２．８所示，比较了入射光不同偏振特性时初始入射角巧和灵敏度的关系曲线。??对于Ｐ波，当初始入射角线小于贝塞尔角时，随着入射角增大其反射率会减小，送....

本文编号：3933878