高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置，包括激光光束，傾斜設(shè)置在激光光束光路上的采光鏡片，經(jīng)采光鏡片反射后的采樣光束照射到密閉裝置外殼內(nèi)部的分光鏡片上，經(jīng)過分光鏡片形成近點分光光束和遠(yuǎn)點分光光束，所述的近點分光光束照射到近點探測器上，所述的遠(yuǎn)點分光光束經(jīng)過平行的角錐棱鏡鏡架組后照射到遠(yuǎn)點探測器上，近點探測器和遠(yuǎn)點探測器分別與單片機相連，并通過USB傳輸線連接到計算機。本發(fā)明響應(yīng)速度快，采樣光光路全封閉，可以有效監(jiān)測振蕩器輸出光束漂移等因素造成的在激光長距離傳輸過程中光束發(fā)生的漂移。平行布置的角錐棱鏡鏡架組實現(xiàn)了狹小空間內(nèi)采樣光束的長距離傳輸，精確的反應(yīng)光路實時變化情況。
【專利說明】高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光光路的檢測裝置，具體涉及一種高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在激光長距離傳輸過程中，激光光束很容易發(fā)生漂移，它產(chǎn)生的原因包含環(huán)境溫度變化，鏡架機械結(jié)構(gòu)蠕變，地基微振動，氣流擾動及振蕩器輸出光束漂移等因素。因此，在實際應(yīng)用中急需對激光光路指向性進行監(jiān)測，實時測量漂移量，從而了解空間激光照射情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種聞精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置及其方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置，包括激光光束，傾斜設(shè)置在激光光束光路上的采光鏡片，經(jīng)采光鏡片反射后的采樣光束照射到密閉裝置外殼內(nèi)部的分光鏡片上，經(jīng)過分光鏡片形成近點分光光束和遠(yuǎn)點分光光束，所述的近點分光光束照射到近點探測器上，所述的遠(yuǎn)點分光光束經(jīng)過平行的角錐棱鏡鏡架組后照射到遠(yuǎn)點探測器上，近點探測器和遠(yuǎn)點探測器分別與單片機相連，并通過USB傳輸線連接到計算機。
[0005]所述的采光鏡片、分光鏡片均為半透半反鏡，均以45°傾斜設(shè)置。
[0006]所述的單片機型號為PIC16f877。
[0007]按照上述的高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，包括以下步驟:
(i )激光采樣(SI)
調(diào)節(jié)并固定米光鏡片的偏折角度，使米樣光束傳播方向與激光光束垂直分開，同時照射到分光鏡片上；
(? )米樣光分束傳輸(S2 )
經(jīng)過分光鏡片后，反復(fù)調(diào)節(jié)相應(yīng)分光鏡片及角錐棱鏡鏡架組，使近點分光光束經(jīng)衰減后照射到近點探測器上，光程I米；使遠(yuǎn)點分光光束經(jīng)角錐棱鏡鏡架組往復(fù)反射傳輸之后，經(jīng)衰減照射到遠(yuǎn)點探測器上，光程10米；
(iii)光電轉(zhuǎn)換(S3)
分光光束照射到相應(yīng)探測器的感光面上，由于存在橫向光電效應(yīng)，探測器內(nèi)部的四個電極將有電流輸出。當(dāng)采樣光照射到不同位置時，各個電極輸出微電流不同，從而表征相應(yīng)位置信息；
(iv)信號處理(S4)
利用單片機PIC16f877對步驟(iii)中的電流信號進行采集、并處理為二維坐標(biāo)值； (乂)數(shù)據(jù)傳輸及顯示(55) 步驟(iv)中完成處理計算后的數(shù)據(jù)經(jīng)USB傳輸線傳輸?shù)接嬎銠C中進行實時顯示。
[0008]本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，響應(yīng)速度快，采樣光光路全封閉，可以有效監(jiān)測振蕩器輸出光束漂移等因素造成的在激光長距離傳輸過程中光束發(fā)生的漂移，并且有效屏蔽了通風(fēng)氣流擾動對裝置系統(tǒng)誤差的影響。平行布置的角錐棱鏡鏡架組實現(xiàn)了狹小空間內(nèi)采樣光束的長距離傳輸，誤差低，采樣光光程長，能夠更加精確的反應(yīng)激光光路指向性實時變化情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明中監(jiān)測裝置的布置圖；
圖2是本發(fā)明中監(jiān)測方法的程序圖。
[0010]其中:
I激光光束2采光鏡片
3采樣光束4密閉裝置外殼
5分光鏡片6近點分光光束
7近點探測器8遠(yuǎn)點分光光束
9角錐棱鏡鏡架組 10遠(yuǎn)點探測器 11單片機12 USB傳輸線
13計算機。

【具體實施方式】
[0011]以下，參照附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明:
如圖1所示，
本發(fā)明的工作原理如下:一種高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置，包括激光光束1，傾斜設(shè)置在激光光束I光路上的采光鏡片2，經(jīng)采光鏡片2反射后的采樣光束3照射到密閉裝置外殼4內(nèi)部的分光鏡片5上,經(jīng)過分光鏡片5形成近點分光光束6和遠(yuǎn)點分光光束8,所述的近點分光光束6照射到近點探測器7上，所述的遠(yuǎn)點分光光束8經(jīng)過平行的角錐棱鏡鏡架組9后照射到遠(yuǎn)點探測器10上，近點探測器7和遠(yuǎn)點探測器10分別與單片機11相連，并通過USB傳輸線12連接到計算機13。
[0012]所述的采光鏡片2、分光鏡片5均為半透半反鏡，均以45°傾斜設(shè)置。
[0013]所述的單片機11型號為PIC16f877。
[0014]按照上述的高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置及其方法的在線監(jiān)測方法，包括以下步驟:
(i )激光采樣(SI)
調(diào)節(jié)并固定采光鏡片2的偏折角度，使采樣光束3傳播方向與激光光束I垂直分開，同時照射到分光鏡片5上；
(? )米樣光分束傳輸(S2 )
經(jīng)過分光鏡片5后，反復(fù)調(diào)節(jié)相應(yīng)分光鏡片5及角錐棱鏡鏡架組，使近點分光光束6經(jīng)衰減后照射到近點探測器7上，光程I米；使遠(yuǎn)點分光光束8經(jīng)角錐棱鏡鏡架組9往復(fù)反射傳輸之后，經(jīng)衰減照射到遠(yuǎn)點探測器10上，光程10米； (iii)光電轉(zhuǎn)換(S3)
分光光束照射到相應(yīng)探測器的感光面上，由于存在橫向光電效應(yīng)，探測器內(nèi)部的四個電極將有電流輸出。當(dāng)采樣光照射到不同位置時，各個電極輸出微電流不同，從而表征相應(yīng)位置信息；
(iv)信號處理(S4)
利用單片機llPIC16f877對步驟(iii)中的電流信號進行采集、并處理為二維坐標(biāo)值； (乂)數(shù)據(jù)傳輸及顯示(55)
步驟(iv)中完成處理計算后的數(shù)據(jù)經(jīng)USB傳輸線12傳輸?shù)接嬎銠C13中進行實時顯
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[0015]本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，響應(yīng)速度快，采樣光光路全封閉，可以有效監(jiān)測振蕩器輸出光束漂移等因素造成的在激光長距離傳輸過程中光束發(fā)生的漂移，并且有效屏蔽了通風(fēng)氣流擾動對裝置系統(tǒng)誤差的影響。平行布置的角錐棱鏡鏡架組實現(xiàn)了狹小空間內(nèi)采樣光束的長距離傳輸，誤差低，采樣光光程長，能夠更加精確的反應(yīng)激光光路指向性實時變化情況。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置，包括激光光束(I)，其特征在于:傾斜設(shè)置在激光光束(I)光路上的采光鏡片(2)，經(jīng)采光鏡片(2)反射后的采樣光束(3)照射到密閉裝置外殼(4)內(nèi)部的分光鏡片(5)上,經(jīng)過分光鏡片(5)形成近點分光光束(6)和遠(yuǎn)點分光光束(8)，所述的近點分光光束(6)照射到近點探測器(7)上，所述的遠(yuǎn)點分光光束(8)經(jīng)過平行的角錐棱鏡鏡架組(9)后照射到遠(yuǎn)點探測器(10)上，近點探測器(7)和遠(yuǎn)點探測器(10)分別與單片機(11)相連，并通過USB傳輸線(12)連接到計算機(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的米光鏡片(2)、分光鏡片(5)均為半透半反鏡,均以45°傾斜設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的單片機(11)型號為PIC16f877。
4.按照權(quán)利要求1所述的高精度激光光路指向性在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，其特征在于:包括以下步驟: (i )激光采樣(SI) 調(diào)節(jié)并固定采光鏡片(2 )的偏折角度，使采樣光束(3 )傳播方向與激光光束(I)垂直分開，同時照射到分光鏡片(5)上； (? )米樣光分束傳輸(S2 ) 經(jīng)過分光鏡片(5)后，反復(fù)調(diào)節(jié)相應(yīng)分光鏡片(5)及角錐棱鏡鏡架組，使近點分光光束(6)經(jīng)衰減后照射到近點探測器(7)上，光程I米；使遠(yuǎn)點分光光束(8)經(jīng)角錐棱鏡鏡架組(9)往復(fù)反射傳輸之后，經(jīng)衰減照射到遠(yuǎn)點探測器(10)上，光程10米； (iii)光電轉(zhuǎn)換(S3) 分光光束照射到相應(yīng)探測器的感光面上，由于存在橫向光電效應(yīng)，探測器內(nèi)部的四個電極將有電流輸出。
5.當(dāng)采樣光照射到不同位置時，各個電極輸出微電流不同，從而表征相應(yīng)位置信息； (iv)信號處理(S4) 利用單片機(ll)PIC16f877對步驟(iii)中的電流信號進行采集、并處理為二維坐標(biāo)值； (乂)數(shù)據(jù)傳輸及顯示(55) 步驟(iv)中完成處理計算后的數(shù)據(jù)經(jīng)USB傳輸線(12)傳輸?shù)接嬎銠C(13)中進行實時顯不O
【文檔編號】G01M11/02GK104316297SQ201410633684
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】楊斌, 陳志理, 張元芫 申請人:核工業(yè)理化工程研究院