激光与红外

作者：李波

单位：1.中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094；2.中国科学院大学,北京 101408；3.中国科学院太空应用重点实验室,北京 100094；中国科学院空天信息研究院,北京 100094；

关键词：PSD;精密测量;二维角度测量;高速采样;数据插值

非接触式角度测量广泛用于机械制造、精密测量、航空航天等领域。在一种高速振镜的二维角度测试装置中,需要大范围(±10°)、高速率(80kHz)、高精度的非接触式二维角度测量方式,传统的动态角度测量方式都不能满足要求。基于PSD的高速响应特性,设计了光电反射式二维动态角度高精度测量系统,可以取得更好的技术指标。首先,采用高精度的PSD检测器和激光器等光学器件,可以实现高精度、大范围的非接触式角度测量；此外,利用坐标系变换得到二维机械角度与PSD输出二维位移的关系,并通过FPGA和高速AD采集板实现了高速数据采样,利用数字滤波的方法,大程度的降低了系统的噪声；通过数据插值的方法,对测量数据进行矫正,极大的降低了系统的误差,实现了大范围二维角度的系统误差都在较低水平。通过实验测试,系统可以实现±10°摆角范围的测量,采样频率可达到125kHz,噪声达到0001°,系统误差最大0007°。满足了大范围、高速率、高精度的角度测量要求。

来源：2021年第6期

《激光与红外》期刊编辑部

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