專利名稱：一種光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種檢測裝置，具體涉及一種利用激光在PSD探測器上的位置變化， 實(shí)時(shí)反映光學(xué)鏡架穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)漂移特性，進(jìn)而檢測光學(xué)鏡架穩(wěn)定性的裝置。
背景技術(shù)：
在激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，光學(xué)鏡架穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此對這個(gè)參 數(shù)的準(zhǔn)確測量有著十分重要的意義。所謂光學(xué)鏡架穩(wěn)定性是指由于各種因素導(dǎo)致光學(xué)鏡架 中的鏡片法線指向性產(chǎn)生漂移的穩(wěn)定特性。目前國內(nèi)外采用在高穩(wěn)定性大型骨架上安放待 測光學(xué)鏡架，精確測量光學(xué)鏡架穩(wěn)定型。該方法雖能準(zhǔn)確測量光學(xué)鏡架穩(wěn)定性，但建造高穩(wěn) 定性大型骨架占地空間大，成本高，因此這種方法有局限性。 在激光遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪承?yīng)用中，要求激光的空間指向性固定不變，其中光學(xué)鏡 架自身穩(wěn)定性是影響光束指向性的主要原因。目前還未曾對光學(xué)鏡架穩(wěn)定性進(jìn)行定量測 定，以至無法尋找或設(shè)計(jì)滿足試驗(yàn)要求的高穩(wěn)定性光學(xué)鏡架。因此需要建立一種光學(xué)鏡架 穩(wěn)定性檢測方法，精確測量光學(xué)鏡架穩(wěn)定性，并做到在線實(shí)時(shí)測量，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)而提出的，其目的是提供一種測量精度 高、實(shí)時(shí)在線的光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置，包括HeNe激光器，在HeNe 激光器的右側(cè)設(shè)置有分光鏡，在分光鏡的左上方設(shè)置有反射鏡，在反射鏡的右上方設(shè)置有 反射鏡，在反射鏡的左上方設(shè)置有光斑位置測量儀，在分光鏡的右側(cè)設(shè)置有待測鏡架，在反 射鏡與光斑位置測量儀之間和光斑位置測量儀與待測鏡架之間、激光光束通過的路徑上設(shè) 置有光閘。 所述的光斑位置測量儀，包括PSD探測器，PSD探測器的輸出端與信號處理電路的 輸入端連通，信號處理電路的輸出端和單片機(jī)的輸入端連通，單片機(jī)的輸出端通過USB接4 或485接口和計(jì)算機(jī)的輸入端連接。 分光鏡與反射鏡之間的距離Al加上兩個(gè)反射鏡之間的距離A2，再加上反射鏡與 光斑位置測量儀之間距離A3之和等于分光鏡與待測鏡架之間的距離Bl加上光斑位置測量 儀與待測鏡架之間的距離B2之和，即Al+A2+A3 = Bl+B2。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精度高，實(shí)現(xiàn)了對光學(xué)鏡架穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)測量， 測量精度達(dá)到咖rad量級。


圖1是本發(fā)明的光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的光斑位置測量儀的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明的信號處理電路框圖。
3
其中1 HeNe激光器2分光鏡3反射鏡4反射鏡5光斑位置測量儀6待測鏡架7光閘11 PSD探測器12信號處理電路13單片機(jī)14 USB接口15 485接口16計(jì)算機(jī)21 、25電流電壓轉(zhuǎn)換濾波電路22 、26 電壓放大電路
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖1所示， 一種光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置，包括HeNe激光器1 ，在HeNe激光器1 的右側(cè)設(shè)置有分光鏡2，在分光鏡2的左上方設(shè)置有反射鏡3，在反射鏡3的右上方設(shè)置有 反射鏡4，在反射鏡4的左上方設(shè)置有光斑位置測量儀5，在分光鏡2的右側(cè)設(shè)置有待測鏡 架6，在反射鏡4與光斑位置測量儀5之間和光斑位置測量儀5與待測鏡架6之間、激光光 束通過的路徑上設(shè)置有光閘7。 并設(shè)定分光鏡2與反射鏡3之間的距離為Al，反射鏡3與反射鏡4之間的距離 為A2，反射鏡4與光斑位置測量儀5之間的距離為A3。分光鏡2與待測鏡架6之間的距離 為Bl，光斑位置測量儀5與待測鏡架6之間的距離為B2。 如圖2、3所示，光斑位置測量儀5，包括PSD探測器ll，PSD探測器11的輸出端與 信號處理電路12的輸入端連通，信號處理電路12的輸出端和單片機(jī)13的輸入端連通，單 片機(jī)13的輸出端通過USB接口 14或485接口 15和計(jì)算機(jī)16進(jìn)行通訊。
485接口 15適用于遠(yuǎn)距離且多路傳輸。 其中，PSD探測器11采用大面型二維枕形PSD探測器，通過后置信號處理電路2使 測量精度達(dá)到微米量級。PSD探測器11的型號為W204(2D-PSD)的探測器。當(dāng)有激光光源 入射到PSD探測器ll的感光面時(shí)，由于存在橫向光電效應(yīng)，四個(gè)電極將有電流輸出。當(dāng)激 光照射在PSD探測器11上的不同位置時(shí)，PSD探測器1輸出四路不同強(qiáng)度微電流來表征激 光照射在PSD探測器11上的位置信息。 信號處理電路12包括電流/電壓(I/V)轉(zhuǎn)換電路21和電壓放大電路22。由于 PSD探測器ll的輸出信號是微弱的光生電流信號，很難檢測，所以需要設(shè)置電流/電壓轉(zhuǎn)換 電路21，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，同時(shí)進(jìn)行前置放大，以方便進(jìn)一步處理。電流/電壓 轉(zhuǎn)換電路21包括有四組相同、且相互獨(dú)立的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路25，每組設(shè)置有濾波和相 位補(bǔ)償電路。 電流/電壓轉(zhuǎn)換電路25采用型號為LM124W的運(yùn)算放大器。 通常，在檢測、數(shù)據(jù)采集、自控等系統(tǒng)中，當(dāng)傳感、傳輸和放大環(huán)節(jié)的傳感器輸出阻
抗較高、直流信號較小、放大器需要有較高增益時(shí)，要考慮采用斬波放大器以減小外界干
擾，盡可能提高信噪比。因此，對應(yīng)四組IA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的電壓進(jìn)行放大。 電壓放大電路22包括有四組相同、且相互獨(dú)立的電壓放大器26，電壓放大器26采用型號為ICL7650S的運(yùn)算放大器。 電流/電壓濾波轉(zhuǎn)換電路21的四組電流/電壓轉(zhuǎn)換電路25分別與電壓放大電路 22的四組電壓放大器26連接。 電壓放大電路22的四組電壓放大器26的其中三組的輸出端分別與單片機(jī)13的 第2、3、4管腳連接，另一組的輸出端與單片機(jī)13的第7管腳連接。電壓放大電路22的把 電壓的幅值放大到單片機(jī)13內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器所允許的輸入電壓的范圍內(nèi)，為單片機(jī)3的數(shù) 據(jù)計(jì)算提供保證。 單片機(jī)13通過USB接口 14或485接口 15與計(jì)算機(jī)16之間數(shù)據(jù)傳輸。 單片機(jī)13的型號為PIC16F877。 HeNe激光器1選用650型HeNe激光器。 分光鏡2采用632nm波長半透半反鏡片，保證分光后兩束激光參數(shù)完全相同，避免 分光功率不均造成的影響，反射鏡3、4采用632nm全反鏡，充分利用HeNe激光功率。
分光鏡2，反射鏡3和反射鏡4用膠完整固定，確保裝置內(nèi)部鏡片穩(wěn)定可靠。
需要保證激光分光后兩束光到光斑位置測量儀的光程是相等的(Al+A2+A3 = Bl+B2)，通過零光程差完全消除HeNe激光自身穩(wěn)定性造成的影響。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精度高，實(shí)現(xiàn)了對光學(xué)鏡架穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)測量， 測量精度達(dá)到umrad量級。使用一臺(tái)光斑位置測量儀，利用光閘切換方式準(zhǔn)確測量信號光 和參考光的位置，既減低了成本，又方便實(shí)現(xiàn)HeNe激光不穩(wěn)定造成的測量誤差數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求
一種光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置，其特征在于包括HeNe激光器(1)，在HeNe激光器(1)的右側(cè)設(shè)置有分光鏡(2)，在分光鏡(2)的左上方設(shè)置有反射鏡(3)，在反射鏡(3)的右上方設(shè)置有反射鏡(4)，在反射鏡(4)的左上方設(shè)置有光斑位置測量儀(5)，在分光鏡(2)的右側(cè)設(shè)置有待測鏡架(6)，在反射鏡(4)與光斑位置測量儀(5)之間和光斑位置測量儀(5)與待測鏡架(60之間、激光光束通過的路徑上設(shè)置有光閘(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置，其特征在于所述的光斑位置測 量儀(5)，包括PSD探測器(ll)，PSD探測器(11)的輸出端與信號處理電路(12)的輸入端 連通，信號處理電路(12)的輸出端和單片機(jī)(13)的輸入端連通，單片機(jī)(13)的輸出端通 過USB接口 (14)或485接口 (15)和計(jì)算機(jī)(16)的輸入端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置，其特征在于分光鏡(2)與反射 鏡(3)之間的距離A1加上反射鏡(3)與反射鏡(4)之間的距離A2，再加上反射鏡(4)與光 斑位置測量儀(5)之間距離A3之和等于分光鏡(2)與待測鏡架(6)之間的距離B1加上光 斑位置測量儀(5)與待測鏡架(6)之間的距離B2之和，即Al+A2+A3 = Bl+B2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)鏡架穩(wěn)定性檢測裝置，包括HeNe激光器，在HeNe激光器的右側(cè)設(shè)置有分光鏡，在分光鏡的左上方設(shè)置有反射鏡，在反射鏡的右上方設(shè)置有反射鏡，在反射鏡的左上方設(shè)置有光斑位置測量儀，在分光鏡的右側(cè)設(shè)置有待測鏡架，在反射鏡與光斑位置測量儀之間和光斑位置測量儀與待測鏡架之間、激光光束通過的路徑上設(shè)置有光閘。所述的光斑位置測量儀，包括PSD探測器，PSD探測器的輸出端與信號處理電路的輸入端連通，信號處理電路的輸出端和單片機(jī)的輸入端連通，單片機(jī)的輸出端通過USB接4或485接口和計(jì)算機(jī)的輸入端連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，實(shí)現(xiàn)了對光學(xué)鏡架穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)測量，測量精度達(dá)到umrad量級。
文檔編號G01M11/02GK101750206SQ20091024520
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者陳志理, 陳日升, 顏石 申請人:核工業(yè)理化工程研究院華核新技術(shù)開發(fā)公司