CN106352815B - 激光光束测量与指向控制实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光光束测量与指向控制实验系统，涉及光机电一体化控制实验系统技术领域。所述激光光束测量与指向控制实验系统包括高精度光学反射镜、压电微驱动器、激振器、信号采集子系统、激光发射器、分束镜、快反镜、机械隔振气浮台、光学隔振气浮台、数据处理与分析子系统以及各子系统、元器件之间的数据传输线和电源线等。该实验系统以激光光束偏转角为控制变量，既能精确测量激光光束偏转角，又能同时通过压电微驱动器抑制高精度光学反射镜本身振动和通过快反镜直接调整出射激光光束指向，提高了光束指向控制精度。本发明具有系统结构简单、操作简便、作动机构体积小质量轻的优点，还可用于微小振动的高精度测量。
Description
技术领域
本发明涉及激光光束指向控制技术，尤其涉及一种激光光束测量与指向控制系统。
背景技术
随着激光通信、激光加工等高精度光学系统的应用，光学系统对光束指向精度的要求越来越高，环境中各种动态干扰对光学系统的影响越来越不可忽视。环境温度变化、大气湍流、灰尘烟雾、以及各种原因引起的机械振动，都会不同程度地影响光学系统的性能，甚至导致系统无法正常工作，严重地阻碍了高精度光学系统的实用化进程。因此，需对激光光束偏差进行实时精确测量并对激光光束指向进行高精度控制。
光机电一体化技术是指将光学、机械学、电子学、信息处理和控制及专用软件等当代各种新技术进行综合集成的一种群体技术，也即以光学系统中的光束(光束的指向、波前和强度等)为控制对象的机电一体化技术。目前，应用于光学系统中的光机电一体化技术主要有复合轴控制技术、光束稳定控制技术等。其中，复合轴控制系统主要由粗瞄准机构、精瞄准机构、传感器等构成，用于实现对动态或静态目标进行大范围、高精度的光电跟踪，但其瞄准机构大多体积庞大、结构复杂；光束稳定控制系统主要有传感器、快反镜、音圈作动器等构成，用于减小环境振动对光束质量及光束指向稳定性的影响，该系统直接对出射的激光光束进行控制，但无法实现对光学平台本身振·动的抑制或控制。然而至今没有一种光机电一体化光学系统既能直接对出射的激光光束进行控制，又能抑制或控制光学平台本身的振动，实现对激光光束指向的高精度控制，同时其系统结构简单、作动器体积小质量轻。
发明内容
为了克服激光光束指向控制精度要求高、光机电一体化控制系统复杂的技术缺陷，本发明提出了一种激光光束测量与指向控制实验系统，既能精确测量激光光束偏转角，又能同时抑制高精度光学反射镜本身振动和直接调整出射激光光束指向，提高了光束指向控制精度，可以实现光束偏转角的实时测量、微小振动的精确测量、多种工况的模拟、不同控制方法的组合对比等功能，且使用方法较为简便。
本发明的技术方案如下：
一种激光光束测量与指向控制实验系统，包括：高精度光学反射镜1、压电陶瓷微驱动器2、激振器3、信号采集子系统4、激光发射器5、分束镜6、快反镜7、机械隔振气浮台8、光学隔振气浮台9、数据处理与分析子系统10以及各子系统、元器件之间的数据传输线和电源线等，该激光光束测量与指向控制实验系统能模拟高精度光学反射镜的不同工作环境、精确测量激光光束偏差角与控制激光光束指向；
所述高精度光学反射镜由光学镜片1-1和镜座平台1-2构成，其中，镜座平台1-2由镜座板1-201、镜座1-202、镜座整体铸件1-203及一对被动螺纹副构成，均采用不锈钢制成，光学镜片1-1安装在镜座板1-201上，镜座板1-201嵌在镜座1-202中，镜座1-202通过被动螺纹副与镜座整体铸件1-203相连；
所述压电陶瓷微驱动器2连接镜座1-202与镜座整体铸件1-203，在压电陶瓷微驱动器控制信号的驱动下伸缩，改变镜座1-202的姿态，进而控制光学镜片1-1的空间姿态，改变经光学镜片1-1反射的激光光束指向；
所述信号采集子系统4由第一加速度传感器4-101、第二加速度传感器4-102、第三加速度传感器4-103、第一测角光敏传感器4-201、第二测角光敏传感器4-202和靶标光敏传感器4-203构成；
所述分束镜6由第一分束镜6-1和第二分束镜6-2构成；
所述快反镜7由结构框架7-1、光学镜片7-2以及4个音圈作动器7-3至7-6构成，4个音圈作动器7-3至7-6对称分布于光学镜片7-2后部的四角并固定于结构框架7-1上，在快反镜控制信号的驱动下前后伸缩，驱动光学镜片7-2在水平和竖直方向的倾斜，控制光学镜片7-2的倾斜姿态角度，改变经快反镜7反射的激光光束指向；
所述机械隔振气浮台8安装在实验室地基上，既隔离地基传递的振动，为高精度光学反射镜1、激振器3、第一加速度传感器4-101、第二加速度传感器4-102、第三加速度传感器4-103等提供平稳的安装平台，又能在激振器3的激励下振动，模拟高精度光学反射镜1的工作环境；
所述光学隔振气浮台9安装在实验室地基上，隔离地基传递的振动，为激光发射器5、第一分束镜6-1、第二分束镜6-2、第一测角光敏传感器4-201、第二测角光敏传感器4-202、靶标光敏传感器4-203、快反镜7等提供平稳的安装环境；
所述数据处理与分析子系统10由dSPACE 10-1、PC机10-2和实验系统控制软件构成。
进一步的，所述机械隔振气浮台8和光学隔振气浮台9安装在实验室地基上，具有良好的隔振性能，能够隔离从地基传递的宽频振动干扰，提高激光光束测量与指向控制实验的精度。
进一步的，所述激振器3安装在机械隔振气浮台8上，根据实验系统控制软件的工况模拟指令信号激励机械隔振气浮台8振动，模拟高精度光学反射镜1的工作环境。
进一步的，所述激光发射器5安装在光学隔振气浮台9上。
进一步的，所述高精度光学反射镜1安装在机械隔振气浮台8上，反射激光发射器5发出的激光。
进一步的，所述第一分束镜6-1、第二分束镜6-2平行安装在光学隔振气浮台9上，其中第一分束镜6-1将高精度光学反射镜1的出射激光分束，一束经反射后入射到第一测角光敏传感器4-201，另一束沿原光路传播方向继续入射到第二分束镜6-2，第二分束镜6-2将经第一分束镜6-1透射的激光分束，一束经反射后入射到第二测角光敏传感器4-202，另一束沿原光路传播方向继续入射到快反镜7上。
进一步的，所述快反镜7安装在光学隔振气浮台9上，其音圈作动器7-3至7-6由实验系统控制软件发出的快反镜控制信号驱动，改变快反镜光学镜片7-2的倾斜姿态角度，激光光束最终经过该快反镜7的反射投在靶标光敏传感器4-203上，实现对激光光束指向的直接控制。
进一步的，所述信号采集子系统4的第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202安装在光学隔振气浮台9上，分别采集经第一分束镜6-1和第二分束镜6-2分束反射的激光光束分别在第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202的光斑水平、竖直方向坐标信息，输入到数据处理与分析子系统10中；所述信号采集子系统4的靶标光敏传感器4-203安装在光学隔振气浮台9上，采集最终出射的激光光束在靶标光敏传感器4-203的光斑水平、竖直方向坐标信息，输入到数据处理与分析子系统10中；所述信号采集子系统4的第一加速度传感器4-101和第二加速度传感器4-102安装在机械隔振气浮台8上，第三加速度传感器4-103安装在激振器3上，分别采集二者的振动加速度信息，输入到数据处理与分析子系统10中。
进一步的，所述数据处理与分析子系统10的dSPACE 10-1能对信号采集子系统4的第一加速度传感器4-101、第二加速度传感器4-102、第三加速度传感器4-103、第一测角光敏传感器4-201、第二测角光敏传感器4-202和靶标光敏传感器4-203采集的信号进行预处理，输入到PC机10-2中，经过PC机10-2上安装的实验系统控制软件的解算，得到激光光束偏转角、压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号，其中所述压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号经dSPACE分别输出到压电陶瓷微驱动器2和快反镜7，对激光光束指向进行控制，同时，通过实验系统控制软件的不同工况参数设定，所述数据处理与分析子系统10能给出激振器3相应的激振指令信号，以模拟高精度光学反射镜1的不同工作环境。
进一步的，由第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202测得的光斑水平、竖直方向坐标分别为x1,y1和x2,y2，则激光光束偏转角θ计算公式如下：
式中，Δx＝x2-x1,Δy＝y2-y1，h1,h2分别为无偏光束与第一分束镜6-1和第二分束镜6-2的交点分别距离第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202的距离，L为第一分束镜6-1与第二分束镜6-2之间的间距。
进一步的，对最终出射的激光光束指向控制主要由以下两种方式实现，且通过实验系统控制软件的不同设定，二者既可以并联使用，也可以各自独立使用：一是通过压电陶瓷微驱动器2抑制高精度光学反射镜1的振动，减小环境振动对高精度光学反射镜1反射的激光光束指向的影响，提高激光光束的指向稳定和精度，二是在激光光束投到靶标光敏传感器4-203之前，通过快反镜7对激光光束指向进行直接调整，提高出射激光光束的指向精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过上述设计，搭建了一种激光光束测量与指向控制实验系统，与现有技术相比，本发明具有系统结构简单、操作简便、作动机构体积小质量轻等优点，同时还可用于微小振动的高精度测量。
附图说明
图1是实验系统示意图。
图2是快反镜7的结构示意图
图3是实验系统工作原理图。
图4是实验系统回路图。
图5是实验系统数据流图。
图6是10Hz激励情况下控制效果曲线图。
图7是50Hz激励情况下控制效果曲线图。
图8是150Hz激励情况下控制效果曲线图。
图9是随机激励情况下控制效果曲线图。
图10是光束偏转角度计算方法光路示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体描述激光光束测量与指向控制实验系统。
图1是本发明的一个具体实施例，但并不局限于该实施例。图1展示了一种激光光束测量与指向控制实验系统的示意图，图2展示了快反镜7的结构示意图，图3展示了该实验系统工作原理图，图4展示了该实验系统回路图，图5展示了该实验系统数据流图。该激光光束测量与指向控制实验系统包括：高精度光学反射镜1、压电陶瓷微驱动器2、激振器3、信号采集子系统4、激光发射器5、分束镜6、快反镜7、机械隔振气浮台8、光学隔振气浮台9、数据处理与分析子系统10以及各子系统、元器件之间的数据传输线和电源线等。
所述机械隔振气浮台8与光学隔振气浮台9均采用华维浩润的SQT1015(精密光学平台)，尺寸1000mm×1500mm×800mm，安装在实验室地基上，具有良好的隔振性能，能够隔离从地基传递的宽频振动干扰。
所述激光发射器5安装在光学隔振气浮台9上，采用THORLABS的HNL050L-EC氦氖激光器，波长632.8nm，光斑直径1mm，发散度1mrad。
所述高精度光学反射镜1安装在机械隔振气浮台8上，由光学镜片1-1和镜座平台1-2构成，其中，镜座平台1-2由镜座板1-201、镜座1-202、镜座整体铸件1-203及一对被动螺纹副构成，均采用不锈钢制成，镜座板1-201嵌在镜座1-202中，镜座1-202通过被动螺纹副与镜座整体铸件1-203相连，光学镜片1-1安装在镜座板1-201上，反射激光发射器5发出的激光。
所述压电陶瓷微驱动器2连接镜座1-202与镜座整体铸件1-203，在压电陶瓷微驱动器控制信号的驱动下伸缩，改变镜座1-202的姿态，进而控制光学镜片1-1的空间姿态，改变经光学镜片1-1反射的激光光束指向；
所述压电陶瓷微驱动器2的具体结构参见2016年4月13日申请的专利申请号为201610227613.8，发明名称为《用于光学镜面振动控制的压电陶瓷微驱动器》的专利申请文件。
所述分束镜6的第一分束镜6-1和第二分束镜6-2平行安装在光学隔振气浮台9上，均采用卓立汉光的OMC 30-82，直径12.1mm，分光比例3:1，适用波长200nm到900nm，用于将激光光束分束，其中，第一分束镜6-1将高精度光学反射镜1的出射激光分束，一束经反射后入射到第一测角光敏传感器4-201，另一束沿原光路传播方向继续入射到第二分束镜6-2，第二分束镜6-2将经第一分束镜6-1透射的激光分束，一束经反射后入射到第二测角光敏传感器4-202，另一束沿原光路传播方向继续入射到快反镜7上。
所述快反镜7安装在光学隔振气浮台9上，采用NEWPORT的FSM-300-02，X、Y二维控制，镜面直径1in(25.4mm)，镜面厚度6mm，最大偏转角±26.2mrad，控制精度<0.262mrad，分辨率<1μrad，控制带宽>800Hz，由结构框架7-1、光学镜片7-2以及4个音圈作动器7-3至7-6构成，4个音圈作动器7-3至7-6对称分布于光学镜片7-2后部的四角并固定于结构框架7-1上，在快反镜控制信号的驱动下前后伸缩，驱动光学镜片7-2在水平和竖直方向的倾斜，控制光学镜片7-2的倾斜姿态角度，改变经快反镜7反射的激光光束指向。
所述信号采集子系统4的第一测角光敏传感器4-201、第二测角光敏传感器4-202和靶标光敏传感器4-203安装在光学隔振气浮台9上，均采用THORLABS的PDP90A，为2D横向效应位置传感器，尺寸9mm×9mm，敏感波长范围320nm到1100nm，位置分辨率0.675μm，其中，第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202分别采集经第一分束镜6-1和第二分束镜6-2分束反射的激光光束分别在第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202的光斑水平、竖直方向坐标信息，输入到数据处理与分析子系统10中，靶标光敏传感器4-203安装在光学隔振气浮台9上，采集最终出射的激光光束在靶标光敏传感器4-203的光斑水平、竖直方向坐标信息，输入到数据处理与分析子系统10中；
所述激振器3采用Modelshop的2025E，安装在机械隔振气浮台8上，根据实验系统控制软件的工况模拟指令信号激励机械隔振气浮台8振动，模拟高精度光学反射镜1的工作环境。
所述信号采集子系统4的第一加速度传感器4-101、第二加速度传感器4-102安装在机械隔振气浮台8上，第三加速度传感器4-103安装在激振器3上，其中第一加速度传感器4-101和第二加速度传感器4-102均采用三轴加速度传感器，第三加速度传感器4-103采用单轴加速度传感器，分别采集机械隔振气浮台8和激振器3的振动加速度信息，输入到数据处理与分析子系统10中，但不引入到控制算法中，仅作为参考数据。
所述数据处理与分析子系统10的dSPACE 10-1采用德斯拜思DS1005型测控仿真系统，能对信号采集子系统4的第一加速度传感器4-101、第二加速度传感器4-102、第三加速度传感器4-103、第一测角光敏传感器4-201、第二测角光敏传感器4-202和靶标光敏传感器4-203采集的信号进行预处理，输入到PC机10-2中。
所述数据处理与分析子系统10的PC机10-2采用惠普的Compaq 8300，Windows7操作系统，装有实验系统控制软件。
所述数据处理与分析子系统10的实验系统控制软件安装在PC机10-2上，基于MATLAB的Simulink模块由自主开发得到，软件解算采用的是常见的控制算法，如PID控制、模糊控制等等，经过实验系统控制软件的解算，得到激光光束偏转角、压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号，其中，压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号经dSPACE10-1分别输出到压电陶瓷微驱动器2和快反镜7，对激光光束指向进行控制，同时，通过实验系统控制软件的不同工况参数设定，所述数据处理与分析子系统10能给出激振器3相应的激振指令信号，以模拟高精度光学反射镜1的不同工作环境。
通过高精度光学反射镜1的光束指向控制实验来说明控制效果。根据实验系统控制软件的模拟工况设定，分别在10Hz，50Hz，150Hz三个频点上施加幅值相同的简谐激励，对机械隔振气浮台8进行激振，振动通过机械隔振气浮台8传递给其上安装的高精度光学反射镜1，引起高精度光学反射镜1的光学镜片1-1振动。激光发射器5发出的激光光束经被激振的光学镜片1-1反射后，先后经过第一分束镜6-1与第二分束镜6-2，其反射分束光分别在第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202上形成激光光斑，同时，另一束透射分束光先后经过第一分束镜6-1与第二分束镜6-2沿原光路方向在靶标光敏传感器4-203上形成激光光斑，第一测角光敏传感器4-201、第二测角光敏传感器4-202和靶标光敏传感器4-203的光斑水平、竖直方向坐标分别经dSPACE 10-1传递给PC机10-2，经过PC机10-2上实验系统控制软件的解算，得到激光光束偏转角、压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号。其中，压电陶瓷微驱动器控制信号经dSPACE 10-1传递给压电陶瓷微驱动器2，驱动其伸缩并控制镜座板1-201的俯仰偏航姿态，进而控制高精度光学反射镜1中光学镜片1-1的空间姿态稳定，提高经高精度光学反射镜1中光学镜片1-1反射的激光光束指向稳定和精度；快反镜控制信号经dSPACE 10-1传递给快反镜音圈作动器7-3至7-6，4个驱动音圈作动器组合前后伸缩，改变快反镜光学镜片7-2的空间姿态，对激光光束指向进行直接调整，提高最终投到靶标光敏传感器4-203的激光光束的指向精度。实验得到激光光束指向在三个频点的简谐激励下控制效果曲线分别如图6至图8所示，在随机激励下的控制效果曲线如图9所示，图6至图9的纵坐标为激光光斑偏移量，单位为mm。该实验系统的光路图如图10所示，其中，由此可得光束偏转角θ的计算公式如下：
式中，x1,y1和x2,y2分别为第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202测得的光斑水平、竖直方向坐标，Δx＝x2-x1,Δy＝y2-y1，h1＝0.7m,h2＝0.7m分别为无偏光束与第一分束镜6-1和第二分束镜6-2的交点分别距离第一测角光敏传感器4-201和第二测角光敏传感器4-202的距离，L＝0.7m为第一分束镜6-1与第二分束镜6-2之间的间距，J＝10m为光束偏转点距离第一分束镜6-1的距离，这里的光束偏转点为高精度光学反射镜1上光学镜片1-1的激光反射点。
图6至图9分别为不同的激励情况下的控制效果对比图。其中，每个图中0-0.5s区间均为控制前的光斑偏离位移量，0.5s以后均为控制后的光斑偏离位移量。对比图中控制前后的结果，由上式计算可得，该实验系统对高精度光学反射镜1的激光光束指向控制精度可以达到微弧度量级，验证了激光光束测量与指向控制实验系统的有效性。本发明系统结构简单、操作简便、作动机构体积小质量轻，还可用于微小振动的高精度测量。
Claims (10)
1.一种激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于，包括：高精度光学反射镜(1)、压电陶瓷微驱动器(2)、激振器(3)、信号采集子系统(4)、激光发射器(5)、分束镜(6)、快反镜(7)、机械隔振气浮台(8)、光学隔振气浮台(9)、数据处理与分析子系统(10)以及各子系统、元器件之间的数据传输线和电源线等，该激光光束测量与指向控制实验系统能模拟高精度光学反射镜(1)的不同工作环境、精确测量激光光束偏差角与控制激光光束指向；
所述高精度光学反射镜(1)由光学镜片(1-1)和镜座平台(1-2)构成，其中，镜座平台(1-2)由镜座板(1-201)、镜座(1-202)、镜座整体铸件(1-203)及一对被动螺纹副构成，均采用不锈钢制成，光学镜片(1-1)安装在镜座板(1-201)上，镜座板(1-201)嵌在镜座(1-202)中，镜座(1-202)通过被动螺纹副与镜座整体铸件(1-203)相连；
所述压电陶瓷微驱动器(2)连接镜座(1-202)与镜座整体铸件(1-203)，在压电陶瓷微驱动器控制信号的驱动下伸缩，改变镜座(1-202)的姿态，进而控制光学镜片(1-1)的空间姿态，改变经光学镜片(1-1)反射的激光光束指向；
所述信号采集子系统(4)由第一加速度传感器(4-101)、第二加速度传感器(4-102)、第三加速度传感器(4-103)、第一测角光敏传感器(4-201)、第二测角光敏传感器(4-202)和靶标光敏传感器(4-203)构成；
所述分束镜(6)由第一分束镜(6-1)和第二分束镜(6-2)构成；
所述快反镜(7)由结构框架(7-1)、光学镜片(7-2)以及4个音圈作动器(7-3，7-4，7-5，7-6)构成，4个音圈作动器(7-3，7-4，7-5，7-6)对称分布于光学镜片(7-2)后部的四角并固定于结构框架(7-1)上，在快反镜控制信号的驱动下前后伸缩，驱动光学镜片(7-2)在水平和竖直方向的倾斜，控制光学镜片(7-2)的倾斜姿态角度，改变经快反镜(7)反射的激光光束指向；
所述机械隔振气浮台(8)安装在实验室地基上，既隔离地基传递的振动，为高精度光学反射镜(1)、第一加速度传感器(4-101)、第二加速度传感器(4-102)、第三加速度传感器(4-103)、激振器(3)等提供平稳的安装平台，又能在激振器(3)的激励下振动，模拟高精度光学反射镜(1)的工作环境；
所述光学隔振气浮台(9)安装在实验室地基上，隔离地基传递的振动，为激光发射器(5)、第一分束镜(6-1)、第二分束镜(6-2)、第一测角光敏传感器(4-201)、第二测角光敏传感器(4-202)、靶标光敏传感器(4-203)、快反镜(7)等提供平稳的安装环境；
所述数据处理与分析子系统(10)由dSPACE(10-1)、PC机(10-2)和实验系统控制软件构成。
2.根据权利要求1所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于，所述高精度光学反射镜(1)安装在机械隔振气浮台(8)上，反射激光发射器(5)发出的激光；所述激振器(3)安装在机械隔振气浮台(8)上，根据实验系统控制软件的工况模拟指令信号激励机械隔振气浮台(8)振动，模拟高精度光学反射镜(1)的工作环境。
3.根据权利要求1所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于，所述第一分束镜(6-1)、第二分束镜(6-2)平行安装在光学隔振气浮台(9)上，其中第一分束镜(6-1)将高精度光学反射镜(1)的出射激光分束，一束经反射后入射到第一测角光敏传感器(4-201)，另一束沿原光路传播方向继续入射到第二分束镜(6-2)，第二分束镜(6-2)将经第一分束镜(6-1)透射的激光分束，一束经反射后入射到第二测角光敏传感器(4-202)，另一束沿原光路传播方向继续入射到快反镜(7)上。
4.根据权利要求3所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于，所述快反镜(7)安装在光学隔振气浮台(9)上，其音圈作动器(7-3，7-4，7-5，7-6)由实验系统控制软件发出的快反镜控制信号驱动，改变快反镜光学镜片(7-2)的倾斜姿态角度，激光光束最终经过该快反镜(7)的反射投在靶标光敏传感器(4-203)上，实现对激光光束指向的直接控制。
5.根据权利要求4所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于：所述信号采集子系统(4)的第一测角光敏传感器(4-201)和第二测角光敏传感器(4-202)安装在光学隔振气浮台(9)上，分别采集经第一分束镜(6-1)和第二分束镜(6-2)分束反射的激光光束分别在第一测角光敏传感器(4-201)和第二测角光敏传感器(4-202)的光斑水平、竖直方向坐标信息，输入到数据处理与分析子系统中。
6.根据权利要求5所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于：所述信号采集子系统(4)的靶标光敏传感器(4-203)安装在光学隔振气浮台(9)上，采集最终出射的激光光束在靶标光敏传感器(4-203)的光斑水平、竖直方向坐标信息，输入到数据处理与分析子系统(10)中。
7.根据权利要求6所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于：所述信号采集子系统(4)的第一加速度传感器(4-101)和第二加速度传感器(4-102)安装在机械隔振气浮台(8)上，第三加速度传感器(4-103)安装在激振器(3)上，分别采集二者的振动加速度信息，输入到数据处理与分析子系统(10)中。
8.根据权利要求7所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于：所述机械隔振气浮台(8)和光学隔振气浮台(9)安装在实验室地基上；所述数据处理与分析子系统(10)的dSPACE(10-1)对信号采集子系统(4)的第一加速度传感器(4-101)、第二加速度传感器(4-102)、第三加速度传感器(4-103)、第一测角光敏传感器(4-201)、第二测角光敏传感器(4-202)和靶标光敏传感器(4-203)采集的信号进行预处理，然后输入到PC机(10-2)中，经过PC机(10-2)上安装的实验系统控制软件的解算，得到激光光束偏转角、压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号，所述压电陶瓷微驱动器控制信号和快反镜控制信号经dSPACE(10-1)分别输出到压电陶瓷微驱动器(2)和快反镜(7)，对激光光束指向进行控制，同时，通过实验系统控制软件的不同工况参数设定，所述数据处理与分析子系统(10)能给出激振器(3)相应的激振指令信号，以模拟高精度光学反射镜(1)的不同工作环境。
9.根据权利要求8所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于：由第一测角光敏传感器(4-201)和第二测角光敏传感器(4-202)测得的光斑水平、竖直方向坐标分别为x1,y1和x2,y2，则激光光束偏转角θ计算公式如下：
式中，Δx＝x2-x1,Δy＝y2-y1，h1,h2分别为无偏光束与第一分束镜(6-1)和第二分束镜(6-2)的交点分别距离第一测角光敏传感器(4-201)和第二测角光敏传感器(4-202)的距离，L为第一分束镜(6-1)与第二分束镜(6-2)之间的间距。
10.根据权利要求9所述的激光光束测量与指向控制实验系统，其特征在于：所述激光光束测量与指向控制实验系统对最终出射的激光光束指向控制主要由以下两种方式实现：一是通过压电陶瓷微驱动器(2)抑制高精度光学反射镜(1)的振动，减小环境振动对高精度光学反射镜(1)反射的激光光束指向的影响，提高激光光束的指向稳定和精度；二是在激光光束投到靶标光敏传感器(4-203)之前，通过快反镜(7)对激光光束指向进行直接调整，提高出射激光光束的指向精度。
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