[发明专利]一种全光路光漂补偿的高精度滚转角测量方法与装置

权利要求书

1.一种滚转角测量方法，包括以下步骤：

①激光器发出的激光经准直后出射；

②所述准直光束经五角分光棱镜后产生出射方向互相垂直的透射光和反射光；

③所述的透射光为测量光束1；所述的反射光经五角棱镜后出射方向改变90度，形成与测量光束1平行并且出射方向一致的测量光束2；

④所述测量光束1和测量光束2沿待测滚转角转轴方向，分别对应入射到作为滚转角敏感元件的逆向反射器1和逆向反射器2上，各自形成与入射光方向平行的逆向反射光；

⑤所述两束逆向反射光分别经同一个光学结构发生平移并且反向，其中，对于上述光学结构，光束1的入射点与光束2的出射点重合，光束1的出射点与光束2的入射点重合；

⑥所述平移且反向的光束1和光束2，分别对应入射到逆向反射器2和逆向反射器1上，再次逆向反射，至此，两束测量光1和2的路径完全重合，但传输光路互逆；

⑦所述测量光束1和测量光束2分别经单向变向器1和单向变向器2改变方向，并入射到光电探测器1和光电探测器2，当发生待测滚转时，两束测量光在两个光电探测器上的光斑位置发生变化，光电探测器输出的光电信号经过信号处理电路后，送入处理终端获得包含激光光线漂移误差的待测滚转角值；

⑧所述测量光束1和光束2到达光电探测器1和光电探测器2之前，分别经分束器1和分束器2分束，所分出光束分别经透镜1和透镜2聚焦于光电探测器3和光电探测器4，当激光光束发生角度漂移时，光电探测器上的聚焦光点位置发生变化，探测器输出的光电信号经过信号处理电路后，送入处理终端运算获得激光光线角度漂移量；

⑨处理终端运算获得并显示实现激光光线漂移完全补偿的滚转角值。

2.一种实现权利要求1所述滚转角测量方法的测量装置，包括：激光器(1)、准直透镜(2)、五角分光棱镜(3)、五角棱镜(4)、逆向反射器(5)和(6)、光束平移且反向装置(7)、单向变向器(8)和(9)、分束器(10)和(11)、聚焦透镜(14)和(15)、光电探测器(12)、(13)、(16)、(17)、信号处理电路(18)和处理终端(19)。其特征在于：所述激光器(1)、所述准直透镜(2)和所述五角分光棱镜(3)沿平行于滚转轴的光线传播方向依序排列；所述五角棱镜(4)和所述五角分光棱镜(3)排列方向垂直于滚转轴方向，经两棱镜出射的两束测量光平行且同向；所述五角分光棱镜(3)、逆向反射器(5)、光束平移且反向装置(7)、逆向反射器(6)、单向变向器(9)、分束器(11)沿其中一束测量光传播方向依序排列；所述五角棱镜(4)、逆向反射器(6)、光束平移且反向装置(7)、逆向反射器(5)、单向变向器(8)、分束器(10)沿另一束测量光传播方向依序排列；所述逆向反射器(5)和(6)排列方向平行于五角分光棱镜(3)和五角棱镜(4)的排列方向；所述光束平移且反向装置(7)使所述两个逆向反射器(5)和(6)出射的两束测量光实现路径重合，传输光路互逆；所述单向变向器(8)和(9)使两束测量光改变方向，分别经所述分束器(10)和(11)各自分为两束，射向所述四个光电探测器；所述光电探测器(12)和(13)分别直接接收两束测量光束，所述光电探测器(16)和(17)分别位于所述聚焦透镜(14)和(15)的焦平面处接收另两束测量光束；所述信号处理电路(18)用于采集处理光电探测器输出信号，并传输给处理终端(19)；所述处理终端(19)运算获得待测滚转角值并显示。

3.如权利要求2所述的滚转角测量装置，其特征在于，所述的逆向反射器(3)是直角反射镜或角锥棱镜或猫眼系统。

4.如权利要求2所述的滚转角测量装置，其特征在于，所述光束平移且反向装置可以是直角棱镜、一对五角棱镜或者一对反射面相互垂直的平面镜。

5.如权利要求2所述的滚转角测量装置，其特征在于，所述单向变向器可以是分束器、偏振分光棱镜与四分之一波片组合或者偏振分光棱镜与二分之一波片组合。