基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置及方法，该方法为：振动目标发生振动，多纵模激光器出射的激光光束经传感单元入射到振动目标上，经反射结构反射后，沿原路反馈回激光器谐振腔内形成激光自混合信号，上述过程中，传感单元转动，导致自混合信号波形发生改变，通过调节滑动装置使振动目标发生位移，改变振动目标距离激光器的光程，形成在不同激光器外腔长度下的自混合信号，利用光电探测器采集不同激光器外腔长度下的自混合信号，再利用信号预处理单元对自混合信号进行预处理，最后利用信号处理单元对自混合信号进行分析，得出传感单元的角度变化。本装置结构简单、能够实现非接触实时高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置及方法
本专利技术涉及光学测量
，尤其涉及一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置及方法。
技术介绍
角度测量技术作为计量技术的重要组成部分，随着科学技术的不断发展，角度测量技术已被广泛应用于光机电一体化、航空航天、军事国防等
角度测量技术主要包括机械式角度测量技术、电磁式角度测量技术和光学式角度测量技术。而在光学式角度测量技术中，基于激光自混合理论的干涉测角技术因具有单光路结构、自准直等优点逐渐成为高精度角度测量的重要研究对象。但目前已有的基于激光自混合理论的角度测量装置，只能实现动态角度测量，无法在需要进行固定角度测量和定量测量的测量场合应用。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种基于多纵模自混合效应的，能够实现固定角度测量和定量测量的角度传感测量装置及方法为实现以上技术目的，本专利技术的第一种技术方案是：一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括第一转盘、第二转盘、传动杆、相交平面镜；所述第一转盘和第二转盘通过传动杆同步转动；所述传动杆两端端部分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线；所述相交平面镜包括镜面相向的第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且二者的连接边连接于第二连接柱上，所述第一平面镜和第二平面镜的镜面均背离传动杆，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线与传动杆位于同一直线上，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角记为α，α的取值范围为：0°<α<180°；所述振动目标能够发生振动，且振动目标的振动面附着有反射结构，所述振动目标设于第二平面镜外侧且振动面与第一平面镜镜面的夹角等于所述振动目标底部固定于滑动装置上，通过调节滑动装置能够使振动目标沿入射到振动面的激光光束方向发生前后移动，且振动面与入射到振动面的激光光束在移动过程中始终保持垂直；所述多纵模激光器出射激光光束到第二平面镜上且激光光束与第二平面镜镜面的夹角为多纵模激光器出射激光光束与经过第二平面镜反射后的激光光束形成的夹角等于α，多纵模激光器出射激光光束与振动目标振动面的夹角等于所述分束器设于多纵模激光器与第二平面镜之间，用于将激光光束分束到光电探测器上；所述光电探测器用于将接收到的激光信号转化为电信号后发送到信号预处理单元；所述信号预处理单元用于对接收到的电信号进行预处理，所述预处理至少包括整形、放大、滤波；所述信号处理单元用于对预处理后的电信号进行分析处理，获得被测的第一转盘和第二转盘的转动角度。为实现以上技术目的，本专利技术的第二种技术方案是：一种于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括第一转盘、第二转盘、T型传动支架、第一相交平面镜、第二相交平面镜、正交反射镜、反射镜传动支架；所述第一转盘和第二转盘通过T型传动支架同步转动；所述T型传动支架包括水平设置且相互垂直的第一传动杆和支撑杆，所述第一传动杆两端分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述第一传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线，所述支撑杆的中部连接于第二连接柱上；所述第一相交平面镜包括第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角为90°；所述第二相交平面镜包括第三平面镜和第四平面镜，所述第三平面镜的一侧与第四平面镜的一侧相连且第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角为90°；所述第一平面镜与第二平面镜的连接边和所述第三平面镜与第四平面镜的连接边分别与支撑杆的两端下半部相连，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线和第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角的角平分线均与支撑杆垂直，所述第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜的镜面均背离第一传动杆；所述正交反面镜包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜的一侧与第二反射镜的一侧相连且第一反射镜镜面与第二反射镜镜面的夹角为90°，所述正交反射镜夹角的角平分线与第一传动杆位于同一直线上；所述反射镜传动支架包括对称设置的第二传动杆和第三传动杆，所述第二传动杆的一端底部连接于支撑杆一端上半部，所述第三传动杆的一端底部连接于支撑杆另一端上半部，所述第二传动杆的另一端与第三传动杆的另一端相连且两者连接处的底部连接于第一反射镜与第二反射镜连接处的顶部；所述振动目标能够发生振动，且振动目标的振动面附着有反射结构，所述振动目标位于第四平面镜前方且振动面与第四平面镜镜面的夹角为45°，所述振动目标底部固定于滑动装置上，通过调节滑动装置能够使振动目标沿入射到振动面的激光光束方向发生前后移动，且振动面与入射到振动面的激光光束在移动过程中始终保持垂直；所述多纵模激光器出射激光光束到第一平面镜上且激光光束与第一平面镜镜面的夹角为45°；所述分束器设于多纵模激光器与第一平面镜之间，用于将激光光束分束到光电探测器上；所述光电探测器用于将接收到的激光信号转化为电信号后发送到信号预处理单元；所述信号预处理单元用于对接收到的电信号进行预处理，所述预处理至少包括整形、放大、滤波；所述信号处理单元用于对预处理后的电信号进行分析处理，获得被测的第一转盘和第二转盘的转动角度。为实现以上技术目的，本专利技术的第三种技术方案是：一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括第一转盘、第二转盘、T型传动支架、第一相交平面镜、第二相交平面镜、第一反射镜、第二反射镜、第二传动杆、第三传动杆；所述第一转盘和第二转盘通过T型传动支架同步转动；所述T型传动支架包括水平设置且相互垂直的第一传动杆和支撑杆，所述第一传动杆两端分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述第一传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线，所述支撑杆的中部连接于第二连接柱上；所述第一相交平面镜包括第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角为90°；所述第二相交平面镜包括第三平面镜和第四平面镜，所述第三平面镜的一侧与第四平面镜的一侧相连且第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角为90°；所述第一平面镜与第二平面镜的连接边和所述第三平面镜与第四平面镜的连接边分别与支撑杆的两端相连，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线和第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角的角平分线均与支撑杆垂直，所述第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜的镜面均背离第一传动杆；所述第一反射镜设于第一平面镜前方且两者镜面的夹角为90°，所述第一反射镜通过第二传动杆与第一平面镜固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，其特征在于：包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括第一转盘、第二转盘、传动杆、相交平面镜；所述第一转盘和第二转盘通过传动杆同步转动；所述传动杆两端端部分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线；所述相交平面镜包括镜面相向的第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且二者的连接边连接于第二连接柱上，所述第一平面镜和第二平面镜的镜面均背离传动杆，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线与传动杆位于同一直线上，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角记为α，α的取值范围为：0°

【技术特征摘要】
1.一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，其特征在于：包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括第一转盘、第二转盘、传动杆、相交平面镜；所述第一转盘和第二转盘通过传动杆同步转动；所述传动杆两端端部分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线；所述相交平面镜包括镜面相向的第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且二者的连接边连接于第二连接柱上，所述第一平面镜和第二平面镜的镜面均背离传动杆，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线与传动杆位于同一直线上，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角记为α，α的取值范围为：0°<α<180°；所述振动目标能够发生振动，且振动目标的振动面附着有反射结构，所述振动目标设于第二平面镜外侧且振动面与第一平面镜镜面的夹角等于所述振动目标底部固定于滑动装置上，通过调节滑动装置能够使振动目标沿入射到振动面的激光光束方向发生前后移动，且振动面与入射到振动面的激光光束在移动过程中始终保持垂直；所述多纵模激光器出射激光光束到第二平面镜上且激光光束与第二平面镜镜面的夹角为多纵模激光器出射激光光束与经过第二平面镜反射后的激光光束形成的夹角等于α，多纵模激光器出射激光光束与振动目标振动面的夹角等于所述分束器设于多纵模激光器与第二平面镜之间，用于将激光光束分束到光电探测器上；所述光电探测器用于将接收到的激光信号转化为电信号后发送到信号预处理单元；所述信号预处理单元用于对接收到的电信号进行预处理，所述预处理至少包括整形、放大、滤波；所述信号处理单元用于对预处理后的电信号进行分析处理，获得被测的第一转盘和第二转盘的转动角度。2.一种于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，其特征在于：包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括并排设置的第一转盘、第二转盘、T型传动支架、第一相交平面镜、第二相交平面镜、正交反射镜、反射镜传动支架；所述第一转盘和第二转盘通过T型传动支架同步转动；所述T型传动支架包括水平设置且相互垂直的第一传动杆和支撑杆，所述第一传动杆两端分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述第一传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线，所述支撑杆的中部连接于第二连接柱上；所述第一相交平面镜包括第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角为90°；所述第二相交平面镜包括第三平面镜和第四平面镜，所述第三平面镜的一侧与第四平面镜的一侧相连且第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角为90°；所述第一平面镜与第二平面镜的连接边和所述第三平面镜与第四平面镜的连接边分别与支撑杆的两端下半部相连，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线和第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角的角平分线均与支撑杆垂直，所述第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜的镜面均背离第一传动杆；所述正交反面镜包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜的一侧与第二反射镜的一侧相连且第一反射镜镜面与第二反射镜镜面的夹角为90°，所述正交反射镜夹角的角平分线与第一传动杆位于同一直线上；所述反射镜传动支架包括对称设置的第二传动杆和第三传动杆，所述第二传动杆的一端底部连接于支撑杆一端上半部，所述第三传动杆的一端底部连接于支撑杆另一端上半部，所述第二传动杆的另一端与第三传动杆的另一端相连且两者连接处的底部连接于第一反射镜与第二反射镜连接处的顶部；所述振动目标能够发生振动，且振动目标的振动面附着有反射结构，所述振动目标位于第四平面镜前方且振动面与第四平面镜镜面的夹角为45°，所述振动目标底部固定于滑动装置上，通过调节滑动装置能够使振动目标沿入射到振动面的激光光束方向发生前后移动，且振动面与入射到振动面的激光光束在移动过程中始终保持垂直；所述多纵模激光器出射激光光束到第一平面镜上且激光光束与第一平面镜镜面的夹角为45°；所述分束器设于多纵模激光器与第一平面镜之间，用于将激光光束分束到光电探测器上；所述光电探测器用于将接收到的激光信号转化为电信号后发送到信号预处理单元；所述信号预处理单元用于对接收到的电信号进行预处理，所述预处理至少包括整形、放大、滤波；所述信号处理单元用于对预处理后的电信号进行分析处理，获得被测的第一转盘和第二转盘的转动角度。3.一种基于多纵模自混合效应的角度传感测量装置，其特征在于：包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分束器、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；所述传感单元包括第一转盘、第二转盘、T型传动支架、第一相交平面镜、第二相交平面镜、第一反射镜、第二反射镜、第二传动杆、第三传动杆；所述第一转盘和第二转盘通过T型传动支架同步转动；所述T型传动支架包括水平设置且相互垂直的第一传动杆和支撑杆，所述第一传动杆两端分别连接有第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱底部和第二连接柱底部分别通过轴承设于第一转盘和第二转盘上，所述第一传动杆平行于第一转盘圆心与第二转盘圆心的连接线，所述支撑杆的中部连接于第二连接柱上；所述第一相交平面镜包括第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜的一侧与第二平面镜的一侧相连且第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角为90°；所述第二相交平面镜包括第三平面镜和第四平面镜，所述第三平面镜的一侧与第四平面镜的一侧相连且第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角为90°；所述第一平面镜与第二平面镜的连接边和所述第三平面镜与第四平面镜的连接边分别与支撑杆的两端相连，所述第一平面镜镜面与第二平面镜镜面的夹角的角平分线和第三平面镜镜面与第四平面镜镜面的夹角的角平分线均与支撑杆垂直，所述第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜的镜面均背离第一传动杆；所述第一反射镜设于第一平面镜前方且两者镜面的夹角为90°，所述第一反射镜通过第二传动杆与第一平面镜固定连接；所述第二反射镜设于第四平面镜前方且两者镜面的夹角为90°，所述第二反射镜通过第三传动杆与第四平面镜固定连接；所述振动目标能够发生振动，且振动目标的振动面附着有反射结构，所述振动目标位于第三平面镜前方且振动面与第三平面镜镜面的夹角为45°，所述振动目标底部固定于滑动装置上，通过调节滑动装置能够使振动目标沿入射到振动面的激光光束方向发生前后移动，且振动面与入射到振动面的激光光束在移动过程中始终保持垂直；所述多纵模激光器出射激光光束到第二平面镜上且激光光束与第二平面镜镜面的夹角为45°；所述分束器设于多纵模激光器与第二平面镜之间，用于将激光光束分束到光电探测器上；所述光电探测器用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕亮，王晨辰，杨波，陈由泽，毕铁柱，周俊峰，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34