CN104501742A - 基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法，首先利用单色光自准直仪对待测劈板前表面进行自准直，测得此时待测劈板后表面反射像与前表面反射像夹角；然后利用单色光自准直仪对待测劈板后表面进行自准直，测得此时待测劈板后表面反射像与前表面反射像夹角；最后基于反射、折射定律，得出劈板劈角计算公式并将两次测量结果联立二元一次方程组，解出劈板劈角。其显著效果是：本发明基于光学自准直、折射、反射定律的基本光学原理，测量精度高，成本低，操作简单，具有很高的通用性与实用性；通过本方法不仅能准确测出待测劈板劈角，还能测出待测劈板材料对于自准直仪光源的折射率。

Description

基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法

技术领域

本发明涉及到光学工程技术领域，具体地说，是一种基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法。

背景技术

目前，公知的劈板劈角测量方法是靠干涉仪利用干涉法来测量，或者通过高精度自准直仪配合高精度分度台来完成测量，虽然测量精度较高，但成本较高，且操作较为复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法，该方法利用单色光自准直仪分别对待测劈板前后表面进行自准直，利用两次测得的结果间接求解出待测劈板劈角，测量精度高，成本低，操作简单。

为达到上述目的，本发明表述一种基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法，其关键在于按照以下步骤进行：

步骤1：采用单色光自准直仪射出光线至待测劈板前表面，调整单色光自准直仪的姿态，使得待测劈板前表面反射回的叉丝像与单色光自准直仪的自身固有叉丝重合，测得此时劈板后表面反射像与前表面反射像的夹角为α；

步骤2：采用单色光自准直仪射出光线至待测劈板前表面，调整单色光自准直仪的姿态，使得待测劈板后表面反射回的叉丝像与单色光自准直仪的自身固有叉丝重合，测得此时劈板后表面反射像与前表面反射像的夹角为β；

步骤3：将α与β的数值按照θ＝arcos(sin2α/(2sinβ))计算得出劈板劈角θ。

本方法基于光学自准直、折射、反射定律的基本光学原理，通过利用单色光自准直仪分别对待测劈板前后表面进行自准直，利用两次测得的结果间接求解出待测劈板劈角，最终实现劈板劈角测量。通过本方法测量劈板劈角精度高，成本低，操作简单。

本发明的显著效果是：本方法基于光学自准直、折射、反射定律的基本光学原理，利用单色光自准直仪分别对待测劈板前后表面进行自准直，利用两次测得的结果间接求解出待测劈板劈角，测量精度高，成本低，操作简单，具有很高的通用性与实用性；通过本方法不仅能准确测出待测劈板劈角，还能测出待测劈板劈角对于自准直仪光源的折射率。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是待测劈板前表面准直示意图；

图3是待测劈板后表面准直示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

本例中，由于待测元件为劈板，自准直仪视场内会出现两个较为明显自准直叉丝像，它们是劈板前后表面反射回的，因此需要将其区分判断，具体判断方法为：用沾有酒精的洁净绸布擦拭待测元件的一个表面，变模糊或变弱的反射光点即为劈板后表面反射像，则另一个即为劈板后表面反射像。

如图1所示，本例中采用以下技术方案对劈板劈角进行测量：

一种基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法，按照以下步骤进行：

步骤1：采用单色光自准直仪射出光线至待测劈板前表面，调整单色光自准直仪的姿态，使得待测劈板前表面反射回的叉丝像与单色光自准直仪的自身固有叉丝重合，如图2所示，即对待测劈板前表面进行自准直，测得此时劈板后表面反射像与前表面反射像的夹角为α；

本例中单色光自准直仪采用光电数显自准直仪，该准直仪体积小、范围大、精度高，具有数据自动采集和保存功能，易于实现智能化控制。其主要性能指标参数为：自准直精度优于1″，测角精度优于0.5″，测角范围约14300″,自准直精度优于5μrad，测量激光指向精度优于5μrad。

步骤2：采用单色光自准直仪射出光线至待测劈板前表面，调整单色光自准直仪的姿态，使得待测劈板后表面反射回的叉丝像与单色光自准直仪的自身固有叉丝重合，如图3所示，即对待测劈板后表面进行自准直，测得此时劈板后表面反射像与前表面反射像的夹角为β；

步骤3：根据反射、折射定律，可以得出夹角α与劈角θ之间的函数关系式为sin 2α＝n*sin2θ，以及夹角β与劈角θ之间的函数关系式为：sinβ＝n*sinθ，将上述两个方程式联立组成一个二元一次方程组，即 $\left\{\begin{array}{c}\sin 2\mathrm{\α}=n*\sin 2\mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\β}=n*\sin \end{array}\right.,$ 由此可以计算得出劈板劈角的计算公式为θ＝arcos(sin2α/(2sinβ))；

将步骤1与步骤2测得的α与β的数值即可解得劈板劈角θ。

另外，由上述方程组还可以得出待测劈板材料对于自准直光源的折射率n的计算公式，表示为n＝sinβ/sinθ，代入测得β的数值以及劈板劈角θ可求得折射率n的值。

本方法基于光学自准直、折射、反射定律的基本光学原理，利用单色光自准直仪分别对待测劈板前后表面进行自准直，利用两次测得的结果间接求解出待测劈板劈角，测量精度高，成本低，操作简单，具有很高的通用性与实用性。

Claims (1)

1.一种基于单色光自准直仪二次准直原理的劈角测量方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：采用单色光自准直仪射出光线至待测劈板前表面，调整单色光自准直仪的姿态，使得待测劈板前表面反射回的叉丝像与单色光自准直仪的自身固有叉丝重合，测得此时劈板后表面反射像与前表面反射像的夹角为α；

步骤2：采用单色光自准直仪射出光线至待测劈板前表面，调整单色光自准直仪的姿态，使得待测劈板后表面反射回的叉丝像与单色光自准直仪的自身固有叉丝重合，测得此时劈板后表面反射像与前表面反射像的夹角为β；

步骤3：将α与β的数值按照θ＝arcos(sin2α/(2sinβ))计算得出劈板劈角θ。