CN102507146A - 一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法 - Google Patents

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本发明属于光学技术、涉及一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法。本发明高低温下反射镜参数测量装置为一用于放置反射镜的封闭壳体，该壳体开有用于光束传输的入射窗口和出射窗口，入射窗口和出射窗口由光透明介质制成，且壳体内壁设置有温度传感器、加热器件和制冷器件。本发明通过在反射镜外增加一温控壳体，并利用光路对反射镜参数进行测量，较为简单方便的实现高低温下反射镜参数的测量，填补了对高低温下反射镜参数测量方面的空白，具有较大的实际意义。

Description

一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法
技术领域
本发明属于光学技术、涉及一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法。
背景技术
反射镜是激光陀螺最重要的零件之一，其性能直接决定激光陀螺的性能。国内各研究机构竞相研究符合激光陀螺要求的高水平反射镜，依此来提高激光陀螺的精度。激光陀螺在国内外的惯导、指导系统上面得到广泛使用，是各国高精尖武器系统的“慧眼”。各国也竞相研究激光陀螺来满足军事需求。
然而由于激光陀螺使用环境复杂，面对各类高低温环境，因此需要激光陀螺在高低温环境变化的情况下保证高精度的信号输出，要求反射镜在高低温环境下保证性能参数不变或者变化较小。目前常见的反射镜测试系统往往是在室温(20°左右)下测试，尚缺乏在高低温环境下的反射镜参数的测量研究。
发明内容
本发明的目的是：提出一种结构简单、操作方便、可以实现高低温下反射镜参数测量的装置。
另外，提供一种高低温下反射镜参数的测量方法。
本发明的技术方案是：一种高低温下反射镜参数测量装置，为一用于放置反射镜的封闭壳体，该壳体开有用于光束传输的入射窗口和出射窗口，入射窗口和出射窗口由光透明介质制成，且壳体内壁设置有温度传感器、加热器件和制冷器件。
所述壳体内部设置有保温层。
所述壳体内设置有固体干燥剂。
所述壳体上设置有用于抽气的可闭合的接口。
所述入射窗口和出射窗口垂直，反射镜在壳体内放置时，其反射面与入射窗口和出射窗口所在面成45°。
所述入射窗口和出射窗口在同一直线上，反射镜在壳体内放置时，其反射面与入射窗口和出射窗口所在面平行。
一种高低温下反射镜参数测量方法，其包括如下步骤：
步骤1：先把反射镜装入反射镜装置内
把反射镜装入作为反射镜装置的密封壳体内；
步骤2：构建温控系统
在反射镜测试装置上集成加热和制冷器件以及温度传感器，并在壳上面集成的加热和制冷器件连线，形成封闭温控系统；
步骤4：搭建测试光路
将装有被测反色镜的测试装置放在光路中，通过光路调节，把被测反射镜的位置调整到最佳位置；
步骤5：设定测试温度曲线参数并进行高低温下的测量
在计算机上设定测试温度曲线参数，然后利用与反射镜测试系统交联的计算机程控系统控制开始自动逐项开始常温、低温和高温下对反射镜进行测试，完成高低温下的反射镜参数测试。
反射镜放了壳体内后，使用固体干燥剂对壳内空气作减小湿度的预先处理。
本发明的优点是：本发明研究了一种方法，且制作了一种装置，采用该方法和装置可以实现高低温环境下单片反射镜的参数测量，解决了高低温下测量反射镜参数的问题，其结构简单、体积小、操作方便，具有较大的实际应用价值。
附图说明
图1是本发明反射镜测试的光路图；
图2是本发明发射镜测试装置的示意图；
图3是本发明反射镜测试装置第一实施方式的侧视图；
图4是其A-A剖视图；
图5是本发明反射镜测试装置第二实施方式的侧视图；
图6是其A-A剖视图；
图7是在计算机上设定的测试温度曲线示意图，
其中，1-光学精密平台、2-元件、3-被测反射镜、4-信号发生源、5-信号接收器、6-窗、7-反射镜。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
请参阅图1，本发明测试反射镜时采用了一个光学精密平台1，在平台上面安装各种测试用功能部件，构成测试光路。通过信号发生源4发射测试信号，经过测试系统各部分光学元件2的作用，同时经过被测反射镜3的折、反射作用，形成输出信号，再用信号接收器5在固定位置接收信号即可获得测试信号的信息，然后利用光学原理进行测算，求解到被测反射镜性能参数值。其中，测试系统中的被测件反射镜是单独安装在光学精密平台的一角。
本发明反射镜测试装置采用类似一种“透明的壳”，将反射镜固定在壳内，壳内外的空气互相隔绝，壳上面集成有加热和制冷器件，可以通过外部电源实现壳内的制冷和加热，与反射镜圆面像平行的壳壁做成透光材质，这样就能实现测试光信号的“无损”通过带壳测试反射镜，实现正常的测试。其中，将加热和制冷器件集成到较小的“透明的壳”中，在实现局部温度反复可以调节的功能下实现透光测试是本发明较难实现的难点。通过反馈控制PID单元实现温度的可靠精确控制，使温控精度＜0.5℃。
请参阅图2，其是本发明作为“透明的壳”的反射镜测试装置。所述反射镜测试装置为中空的立方壳体，一侧面和上表面开设有用于透光的窗6，开窗由透光材质制成，以尽量减小损失。
本发明在进行设计温控装置时，可以采用两种实施方式，做成两种设计结构。一种专门测试反射镜高低温下反射性能参数，一种专门测试反射镜高低温下透射性能参数。
请参阅图3和图4，其中，图3是本发明反射镜测试装置第一实施方式的侧视图，图4是其A-A剖视图。所述测试反射镜高低温下反射性能参数的装置内部反射镜7与立方体侧面成45度角放置，用来测试反射镜反射参数。上面展示的是反射镜与测试光源成45度角，即测试光在被测反射镜表面反射的情况下设计的温控系统概貌结构图，对于测试反射镜高低温下透射性能参数的装置，设计如下所示的结构实现温控测试。测试光沿箭头方向垂直反射镜入射温控反射镜测试装置，然后垂直从窗口出射。同时在壳体内部设置有加热装置，本实施方式为电阻棒，用于实现装置内部的升温、保温。在壳体底面和顶面还设置制冷器件，本实施方式为半导体制冷元件，用于实现低温条件。装置设计时考虑在高低温条件下的变形，使高低温条件下测试光始终垂直入、出装置透光片。利用干燥装置和控制测试间湿度减少低温结霜现象，可以考虑使用固体干燥剂。对装置带来的测试误差利用标准反射镜在测试系统中使用装置与不使用装置两种情况的测试数据对比分析统计给出装置的误差。形成不同测试值区间的不同修正方法和参数，形成修正算法和参数。
本实施方式中反射镜测试装置内置多个温度传感器和PID温控表控制系统，内壁装保温层，提高保温性，通过反馈控制PID单元实现温度的可靠精确控制，使温控精度＜0.5℃。温度控制与采集传感器分离成独立的系统，避免同一系统既采集又控制的弊端。温控系统可以与测试系统计算机交联集成在一个软件系统中。为了减少由于装置热态下内部空气膨胀带来的内压力对结构的应力，以及低温下的结霜现象，可以在装置上预留抽气接口，利用真空发生设备或元件将装置内抽真空后进行测试。
与反射镜原有测试系统交联方面需要依据原有测试系统的设计参数和指标来设计匹配的温控装置，交联后形成具有变温测试功能的反射镜测量系统。系统中的光学零件需要进行位姿的精密调整(精度参考原有反射镜测量系统)，调整方法按照光学零件常用调节方法即可完成。
请参阅图5和图6，其中，图5是本发明反射镜测试装置第二实施方式的侧视图，图6是其A-A剖视图。该实施方式中，所述测试反射镜高低温下反射性能参数的装置内部反射镜7与立方体侧面成水平放置，入射窗口和出射窗口均与反射镜面垂直，用来测试反射镜高低温下透射性能参数。
本发明高低温下反射镜参数测试方法实际测试过程如下：
步骤1：先把反射镜装入反射镜装置内
把反射镜装入作为反射镜装置的立方壳体内；
步骤2：壳内空气预处理
使用干燥装置，如固体干燥剂对壳内空气作预先处理，以使壳内湿度足够小使得低温下测试件测试表面不结霜；
步骤3：在反射镜测试装置上集成加热和制冷器件以及温度传感器
在壳上面集成的加热和制冷器件连线，保证可以通过程控方式进行加热和制冷，壳内用设置温度传感器，数量根据实际需求确定；
步骤4：搭建测试光路
将装有被测反色镜的测试装置放在光路中，在常温下通过光路调节，把被测反射镜的位置调整到最佳位置；
步骤5：设定测试温度曲线参数并进行高低温下的测量
在计算机上设定测试温度曲线参数，比如设置成如下图7所示的曲线，然后利用与反射镜测试系统交联的计算机程控系统控制开始自动逐项开始常温、低温和高温下对反射镜进行测试，系统将自动记录测试数据，从而完成高低温下的反射镜参数测试。
另外，本发明中的加热和制冷器件以及温度传感器在壳体内的设置不做特别限制，根据实际布局，可以设置在内部各表面上，只要不干涉光路即可。
综上所述本发明通过在反射镜外增加一温控壳体，并利用光路对反射镜参数进行测量，较为简单方便的实现高低温下反射镜参数的测量，填补了对高低温下反射镜参数测量方面的空白，具有较大的实际意义。

Claims (8)

1.一种高低温下反射镜参数测量装置，其特征在于，为一用于放置反射镜的封闭壳体，该壳体开有用于光束传输的入射窗口和出射窗口，入射窗口和出射窗口由光透明介质制成，且壳体内壁设置有温度传感器、加热器件和制冷器件。
2.根据权利要求1所述的高低温下反射镜参数测量装置，其特征在于：所述壳体内部设置有保温层。
3.根据权利要求2所述的高低温下反射镜参数测量装置，其特征在于：所述壳体内设置有固体干燥剂。
4.根据权利要求3所述的高低温下反射镜参数测量装置，其特征在于：所述壳体上设置有用于抽气的可闭合的接口。
5.根据权利要求4所述的高低温下反射镜参数测量装置，其特征在于：所述入射窗口和出射窗口垂直，反射镜在壳体内放置时，其反射面与入射窗口和出射窗口所在面成45°。
6.根据权利要求5所述的高低温下反射镜参数测量装置，其特征在于：
所述入射窗口和出射窗口在同一直线上，反射镜在壳体内放置时，其反射面与入射窗口和出射窗口所在面平行。
7.一种高低温下反射镜参数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：先把反射镜装入反射镜装置内
把反射镜装入作为反射镜装置的密封壳体内；
步骤2：构建温控系统
在反射镜测试装置上集成加热和制冷器件以及温度传感器，并在壳上面集成的加热和制冷器件连线，形成封闭温控系统；
步骤4：搭建测试光路
将装有被测反色镜的测试装置放在光路中，通过光路调节，把被测反射镜的位置调整到最佳位置；
步骤5：设定测试温度曲线参数并进行高低温下的测量
在计算机上设定测试温度曲线参数，然后利用与反射镜测试系统交联的计算机程控系统控制开始自动逐项开始常温、低温和高温下对反射镜进行测试，完成高低温下的反射镜参数测试。
8.根据权利要求7所述的高低温下反射镜参数测量方法，其特征在于：反射镜放了壳体内后，使用固体干燥剂对壳内空气作减小湿度的预先处理。
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