[发明专利]一种基于三角函数表示正弦波磁光调制的失调角测量方法

说明书

技术领域

本发明属于角度测量技术领域，涉及一种基于三角函数表示的正弦波磁光调制的失调角测量方法，尤其涉及一种基于三角函数表示的正弦波磁光调制的无机械连接的空间方位失调角精确测量方法。

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)、(3)；先将调制后的光信号经光电转换、放大后，得到u：

u＝ku₀ sin²(α+θ)          (1)

其中，k是放大电路的放大倍数；u₀＝η*I₀，表示初始光强，I₀为激光器发出的激光经过起偏器后的出射光强，η是量子效率，α为上、下仪器之间的方位失调角，θ为光波偏振面的旋转角度，存在其中ω为加在调制线圈上的正弦激励信号的调制角频率，L为光在磁致旋光玻璃中传播的有效距离，V为磁致旋光玻璃的Verdet常数，B_m为磁感应强度的最大值，m_f定义为调制度，单位是弧度，存在m_f＝2VB_mL。

将引入关系式(1)

u=k2u0{1-[cos(mfsin wt)*cos2α-sin(mfsin wt)*sin2α]}---(2)]]>

分别将cos(m_f sin wt)、sin(m_f sin wt)用第一类贝赛尔函数展开并省略二阶以上高阶项，去掉不同失调角情况下的直流分量，再利用取样积分电路分别得到信号u中两个横坐标不变的极值点u₀₁和u₀₂的值，代入关系式，得失调角α′₀：