[发明专利]非接触式转动角位移测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种非接触式转动角位移测量装置，其特征在于，包括：

激光发射装置(110)，用于射出激光光束，所述激光发射装置(110)为收发一体激光器；

测量组件(120)，用于接收所述激光光束，并向待测圆台(150)发射第一频率激光光束和第二频率激光光束，所述第一频率激光光束和所述第二频率激光光束在所述待测圆台(150)具有交点，所述待测圆台(150)围绕中心轴旋转；

所述第一频率激光光束和所述第二频率激光光束经所述待测圆台(150)散射形成第一测量回馈光束和第二测量回馈光束，所述第一测量回馈光束和所述第二测量回馈光束经过所述测量组件(120)射向所述激光发射装置(110)并在所述激光发射装置(110)回馈调制生成调制光束；

探测器(130)，用于接收所述调制光束，并将所述调制光束由光信号转换为电信号；

处理装置(140)，用于根据所述电信号计算所述待测圆台(150)的旋转角度；

所述待测圆台(150)绕所述中心轴的转动角位移θ大小：

所述待测圆台(150)绕所述中心轴的转动角位移θ方向：

其中，λ为所述激光发射装置(110)输出的所述激光光束的波长，S为所述待测圆台(150)离面位移S_in和面内位移S_out的矢量合位移；R为所述待测圆台(150)绕所述中心轴转动的半径；θ₀为所述第一频率激光光束、所述第二频率激光光束之间的夹角；sign为符号函数；为所述待测圆台(150)转动引起的所述第一测量回馈光束相位变化量，为所述待测圆台(150)转动引起的所述第二测量回馈光束相位变化量。

2.如权利要求1所述的非接触式转动角位移测量装置，其特征在于，所述测量组件(120)还包括：

第一分光器(121)，设置于所述激光发射装置(110)和所述待测圆台(150)之间，所述第一分光器(121)用于将所述激光光束分为第一光束和第二光束；

第一反射镜(122)，设置于所述激光发射装置(110)和所述待测圆台(150)之间，用于将所述第二光束反射到所述待测圆台(150)；所述第二光束为所述第二频率激光光束；

第一移频器(123)和第二移频器(124)，依次设置于所述激光发射装置(110)和所述待测圆台(150)之间，用于将所述第一光束差动移频，形成所述第一频率激光光束；

所述第一测量回馈光束和所述第二测量回馈光束经过所述第二移频器(124)和所述第一移频器(123)射向所述激光发射装置(110)并在所述激光发射装置(110)回馈调制生成所述调制光束。

3.如权利要求2所述的非接触式转动角位移测量装置，其特征在于，所述测量组件(120)还包括第二反射镜(125)，设置于所述第一反射镜(122)和所述待测圆台(150)之间，所述第二反射镜(125)用于将所述第一反射镜(122)射出的所述第二光束反射到所述待测圆台(150)。

4.如权利要求2所述的非接触式转动角位移测量装置，其特征在于，所述测量组件(120)还包括准直器(126)，所述准直器(126)设置于所述激光发射装置(110)和所述第一分光器(121)之间，所述激光光束通过所述准直器(126)发送到所述第一移频器(123)和所述第二移频器(124)；

所述第一测量回馈光束和所述第二测量回馈光束经所述第二移频器(124)和所述第一移频器(123)射出后，经过所述准直器(126)射向所述激光发射装置(110)并在所述激光发射装置(110)回馈调制生成所述调制光束。

5.如权利要求4所述的非接触式转动角位移测量装置，其特征在于，还包括第二分光镜(160)，所述第二分光镜(160)设置于所述探测器(130)和所述激光发射装置(110)之间，所述第二分光镜(160)用于将所述激光发射装置(110)中回馈调制生成的所述调制光束分为测量光和探测光；

所述测量光透过所述准直器(126)进入所述测量组件(120)；

所述探测光从所述第二分光镜(160)射入所述探测器(130)。