CN108278980A - 基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置及方法，装置包括基准发射光管和测量光管两个部件；以光纤耦合激光器A(1)作为点光源，经过扭转敏感组件A(2)上的偏振片(13)，形成线偏振光，经准直物镜(3)后成为平行光，照射到测量光管；测量光管经接收物镜(4)接收线偏振平行光，通过压电偏摆台(5)使扭转敏感组件B(6)的偏振片产生角运动，当扭转敏感组件B(6)的偏振片与线偏振平行光偏振方向一致时，检偏PSD探测器(11)电流输出最大，扭转敏感组件B(6)的偏振片的偏摆角即为扭转角。本发明是一种将精简的光机结构和高灵敏度电子学系统结合，完成扭转角度快速、高精度测量的装置与方法。

Description

基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置及方法，应用于大型结构变形角度测量，属于光电测量领域。
背景技术
在大型长基线结构精密加工、装调、动态监测领域，变形测量装置用于完成两个测量点之间的方位、俯仰、扭转三个方向相对变形角度测量。在三种变形角度中，方位、俯仰角度可以通过准直测量的方式得到，而扭转角度获取则较为困难。
目前普遍应用的扭转角的高精度测量主要包括建立相对基准进行测量和基于图像处理的测量。其中，相对基准测量主要是在测量之间建立与距离相当的刚性基准，设备体积庞大，成本高昂；而基于图像处理的测量手段依赖于相机及图像处理算法，如莫尔条纹测量、特征图形匹配等，其精度和动态性能受制于硬件平台处理性能和算法复杂度。因此，需要一种结构相对简单、便于安装调试、高灵敏度的测量方案，以保证高精度的扭转变形角度动态测量。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种使用精简的光机结构和高灵敏度电子学系统结合，完成扭转角度的快速，高精度测量的扭转变形量测量装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：提供一种基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置，包括基准发射光管和测量光管两个部件；
所述基准发射光管包括壳体、光纤耦合激光器A(1)、扭转敏感组件A(2)、准直物镜(3)，以光纤耦合激光器A(1)作为点光源，经过扭转敏感组件A(2) 上的偏振片(13)，形成一束线偏振光，经准直物镜(3)后成为线偏振平行光，照射到测量光管；
所述测量光管包括壳体、接收物镜(4)，压电偏摆台(5)、扭转敏感组件 B(6)、检偏PSD探测器(11)，所述测量光管经所述接收物镜(4)接收线偏振平行光，通过所述压电偏摆台(5)使所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)产生角运动，使得所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)与线偏振平行光偏振方向一致时，所述检偏PSD探测器(11)电流输出最大，此时，所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆角即为扭转角。
还包括自准直测量组件，所述自准直测量组件包括：分光棱镜(7)、测角准直镜(8)、测角PSD探测器(9)、光纤耦合激光器B(10)组成了单独的自准直测量组件，所述自准直测量组件用于测量扭转敏感组件B(6)中的自准直反射镜(151)的偏转角度，所述光纤耦合激光器B(10)发出的点光源经分光棱镜(7)折转再经过测角准直镜(8)后成为一束平行光，照射到自准直反射镜(151)上，再经测角准直镜(8)回到测角PSD探测器(9)上，所述自准直反射镜(151)表征了偏振片(13)的偏摆方向
所述扭转敏感组件A(2)包括偏振片(13)、调平反射镜(14)和镜座(16)；所述偏振片(13)用于将非偏振的激光器出光变为线偏振光，偏振片(13) 位于所述光纤耦合激光器A(1)与所述准直物镜(3)之间，其具体位置可根据设备加工、调试需要和激光器选择不同而调整，调平反射镜(14)用于安装时，辅助坐标取齐操作。所述基准发射光管与测量光管使用同样的扭转敏感组件设计，为了便于使用，将且所述基准发射光管的调平反射镜(14)安装于镜座如图2中所示位置的对侧表面，不设置上方自准直反射镜；
所述测量光管的扭转敏感组件B(6)包括偏振片(131)、调平反射镜(141)、自准直反射镜(151)和镜座(161)，偏振片(131)位于所述接收物镜(4) 和所述检偏PSD探测器(11)之间。
所述测量光管的测角PSD探测器(9)和检偏PSD探测器(11)为二维PSD 探测器，当所述测角PSD探测器(9)安装于所述接收物镜焦平面时，除可对光强度进行敏感，还可同时测量方位、俯仰角变形角度，当其仅用来测量扭转角时，可使用光电接收管器件代替；
所述测量光管的压电偏摆台(5)是压电驱动方式的单个方向或多个方向角度偏转平台，本发明仅需要在单个方向上进行偏摆。
为实现上述目的，本发明还采用以下技术方案：提供一种基于压电偏摆台的扭转角动态测量方法，包括如下步骤：
提供一基准发射光管及测量光管，所述基准发射光管包括壳体、光纤耦合激光器A(1)、扭转敏感组件A(2)、准直物镜(3)；所述测量光管包括壳体、接收物镜(4)，压电偏摆台(5)、扭转敏感组件B(6)、检偏PSD探测器(11)；
以光纤耦合激光器A(1)发出点光源，点光源依次经过扭转敏感组件A(2) 上的偏振片(13)，形成一束线偏振光，经准直物镜(3)后成为线偏振平行光，照射到测量光管；
经所述测量光管的接收物镜(4)接收线偏振平行光，通过所述压电偏摆台(5)使所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)产生角运动，使得所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)与线偏振平行光偏振方向一致时，所述检偏PSD探测器(11)电流输出最大，此时，所述扭转敏感组件 B(6)的偏振片(131)的偏摆角即为扭转角。
还包括自准直测量组件，所述自准直测量组件包括：分光棱镜(7)、测角准直镜(8)、测角PSD探测器(9)、光纤耦合激光器B(10)组成了单独的自准直测量组件，所述自准直测量组件用于测量扭转敏感组件B(6)中的自准直反射镜(151)的偏转角度，所述光纤耦合激光器B(10)发出的点光源经分光棱镜(7)折转再经过测角准直镜(8)后成为一束平行光，照射到自准直反射镜(151)上，再经测角准直镜(8)回到测角PSD探测器(9)上。
所述扭转敏感组件A(2)包括偏振片(13)、调平反射镜(14)和镜座(16)；所述偏振片(13)用于将非偏振的激光器出光变为线偏振光，偏振片(13) 位于所述光纤耦合激光器A(1)与所述准直物镜(3)之间，其具体位置可根据设备加工、调试需要和激光器选择不同而调整，调平反射镜(14)用于安装时，辅助坐标取齐操作。由于，所述基准发射光管与测量光管使用同样的扭转敏感组件设计，为了便于使用，将且所述基准发射光管的调平反射镜(14) 安装于镜座如图2中所示位置的对侧表面，不设置上方反射镜；
所述测量光管的扭转敏感组件B(6)包括偏振片(131)、偏振片(131) 位于所述接收物镜(4)和所述检偏PSD探测器(11)之间。
所述测量光管的测角PSD探测器(9)和检偏PSD探测器(11)为二维PSD 探测器，当所述测角PSD探测器(9)安装于所述接收物镜焦平面时，除可对光强度进行敏感，还可同时测量方位、俯仰角变形角度，当其仅用来测量扭转角时，可使用光电接收管器件代替；
所述测量光管的压电偏摆台(5)是压电驱动方式的单个方向或多个方向角度偏转平台，本发明仅需要在单个方向上进行偏摆。本发明的有益效果在于：本发明利用了在传统准直测量的基础上，利用光的偏振特性，使用压电偏摆台带动偏振片产生角运动，从而改变光通量的方式，对扭转角进行敏感。使用精简的结构实现了扭转角的快速、高精度动态测量，其安装、调试、操作简便，适用于现场工作环境，具有较高的使用价值。
附图说明
附图1为基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置的示意图。
图2为扭转敏感组件A示意图。
图3为扭转敏感组件B示意图。
图4a为压电偏摆台工作时正偏的示意图。
图4b为压电偏摆台工作时反偏的示意图。
图5为测量原理示意图。
图6a所示为基准发射光管与测量光管外形及安装示意图。
图6b所示为基准发射光管与测量基准面对齐的俯视图。
图6c所示为测量光管粗定位的俯视图。
图6d所示为测量光管与基准发射光管坐标对齐的俯视图。
附图标记说明：1-光纤耦合激光器A；2-扭转敏感组件A；3-准直物镜； 4-接收物镜；5-压电偏摆台；6-扭转敏感组件B；7-分光棱镜；8-测角准直镜；9-测角PSD探测器；10-光纤耦合激光器B；11-检偏PSD探测器；12- 控制显示器；13-偏振片；14-调平反射镜；16-镜架；131-偏振片；14 1-调平反射镜；151-自准直反射镜；161-镜架；17-基准发射光管调平通光孔； 18-测量光管调平通光孔；19-安装螺钉；20-调平螺钉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
以下结合附图进一步说明本发明，取oxyz为基准发射光管坐标系， oxmymzm为测量光管坐标系。
如图1所示，基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置由基准发射光管和测量光管两个独立部分组成。测量时，将基准发射光管安装于测量点，测量光管安装于另一测量点，共同完成扭转角测量。
所述基准发射光管和测量光管有一个共同的底面基准，所述基准发射光管产生一束线偏振平行光，其偏振方向垂直于光管底面基准，为扭转测量提供基准光源和安装指向。所述基准发射光管主要包括光纤耦合激光器 A(1)、扭转敏感组件A(2)、准直物镜(3)。其中：
所述光纤耦合激光器A(1)为基准发射光管提供光源，由于激光为单色光且方向性好，光纤耦合激光器出光漂移小，在较小功率下满足长距离测量的需要。光纤耦合激光器由外部激光光源经光纤耦合引入，再将光纤头安装于光学系统焦点位置，是一种较为理想的点光源，功率在1mW～10mW 内即可满足数十米测量距离的需要。
如图2所示，用于所述发射光管的扭转敏感组件A，组件包含偏振片(13)、调平反射镜(14)和镜座(16)。偏振片(13)用于将非偏振的所述光纤耦合激光器A(1)发出的激光变为线偏振光，偏振片(13)位于光纤耦合激光器A(1) 与准直物镜(3)之间，其具体位置可根据设备加工、调试需要和激光器选择不同而调整，调平反射镜(14)用于安装时，辅助坐标取齐操作。需要说明的是，由于基准发射光管与测量光管使用同样的扭转敏感组件设计，即所述扭转敏感组件(A)2和所述扭转敏感组件(B)6是同一种结构的扭转敏感组件，为了便于使用，将基准发射光管的调平反射镜(14)安装于镜座(16) 如图2中所示位置的对侧表面，不设置上方反射镜。
准直物镜(3)用于将所述光纤耦合激光器A(1)发出的激光转换为一束平行光照射至测量光管。
如图3所示，所述测量光管为扭转角主要测量部件，所述测量光管接收基准发射光管的平行光，通过调整扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)偏摆角度，使线偏振光在所述检偏PSD探测器(11)上得到不同强度的电流信号，该信号峰值点对应扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆角度即为两个测量点之间的动态相对扭转角度。测量光管主要包括接收物镜(4)、压电偏摆台(5)、扭转敏感组件B(6)、分光棱镜(7)、测角准直镜(8)、测角PSD 探测器(9)、光纤耦合激光器B(10)、检偏PSD探测器(11)、控制显示器(12)，其中：
所述接收物镜(4)用于将基准发射光管传来的平行光会聚到所述检偏 PSD探测器(11)上。
所述检偏PSD探测器(11)安装在接收物镜4的焦平面位置，垂直于光轴，其光敏面坐标中心位于焦点位置。在工作时，对其表征入射光斑强度的输出电信号进行敏感，以此判定入射光能量最大的时刻，另外利用其输出的光斑能量中心坐标位置，用于安装光轴对齐操作，由于该探测器位于接受物镜焦平面位置，光斑坐标位置表征了测量光管入射平行光的方位俯仰角度，因此测量光管可作为三维变形角度测量装置使用。
结合图4a、4b所示，所述压电偏摆台(5)为压电驱动结合柔性铰链实现的快速偏摆台，具有快速响应，角度分辨率高，体积小的优点。该压电偏摆台(5)绕zm轴(即接收物镜光轴)方向运动，可针对不同扭转角测量范围需求选择对应偏摆范围的偏摆器，本实施方式选用偏摆角度为4°的压电偏摆台，通过精密装调使压电偏摆台无激励时台面静止于xmozm平面内，即为压电偏摆台零位。
所述扭转敏感组件B(6)安装在所述压电偏摆台(5)的偏摆头部，参与完成所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆及自准直测量组件平行光的反射。如图3所示，扭转敏感组件B(6)包含镜座(161)、偏振片(131)、调平反射镜(141)、自准直反射镜(151)。结合图4a、4b所示，静态条件下，镜座底部与xmozm平面平行，所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)偏振方向平行于ym轴，调平反射镜(141)的法线与xm轴平行，自准直反射镜(151) 法线与ym轴平行，通过对镜座(161)的精密修研及装调保证上述偏振片与两块反射镜的方向符合上述要求，所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131) 后方沿zm(即接收物镜光轴)方向圆孔为光通道。
所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)与接收到的线偏振光共同作用，产生光强度调制效果。在压电偏摆台(5)作用下，当线偏振光与所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)偏振方向一致时，光通量最大，当线偏振光与所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏振方向不一致时，光通量小于最大光通量，该强度被检偏PSD探测器(11)敏感并转换为电流信号。
所述扭转敏感组件B(6)中，由于偏振片(131)的偏振方向与自准直反射镜(151)的法线方向平行，因此可以通过测量自准直反射镜(151)偏转角度来完全表征所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆角度。
结合图4a、4b与图5所示说明测量原理(图5曲线仅用折线图说明扭转计算角度与接收能量之间的时间对应关系，并非实际变化规律曲线)。在图 4a、4b中，在压电偏摆台零位时，所述基准发射光管的偏振片偏振方向与 y轴重合，测量光管的偏振片偏振方向与ym轴重合，设基准发射光管与测量光管之间的扭转角为θ，即y与ym角度为θ，通过对测角PSD探测器(9) 光斑坐标位置计算得到的偏摆角度为r，设t＝0时r＝0。
在一个偏摆周期内(即0～t7范围内)，所述扭转敏感组件B(6)的偏振片 (131)的偏摆角度与检偏PSD探测器(11)输出信号关系如下：
0～t1：所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏振方向从初始方向 ym朝正方向偏摆，r逐渐增大，逐渐接近θ，所述扭转敏感组件(A)2与所述扭转敏感组件(B)6的偏振片(131)的偏振方向夹角逐渐减小，则检偏PSD探测器(11)上光斑能量逐渐增加，对应电信号输出随之增大，在 t1时刻，当所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)偏摆到y方向时，二者偏振方向夹角为0，r＝θ，检偏PSD探测器(11)输出电流达到最大值；
t1～t2：由于此时所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)继续向正方向偏摆，两偏振方向夹角又从0开始增大，则检偏PSD探测器(11)上光斑能量逐渐减小，对应电信号输出随之减小，当所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆角达到正向最大值α时，停止偏摆；
t3～t4：所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏振方向开始向负方向偏转，所述扭转敏感组件A(2)的偏振片(13)与所述扭转敏感组件B (6)的偏振片(131)的偏振方向夹角逐渐又开始逐渐减小，此时检偏PSD 探测器(11)上光斑能量随之增加，直到所述扭转敏感组件A(2)的偏振片 (13)与所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏振方向重合时输出达到最大值，此时r＝θ；
t4～t5：由于此时所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)继续负方向偏摆，所述扭转敏感组件A(2)的偏振片(13)与所述扭转敏感组件B(6) 的偏振片(131)的偏振方向夹角从0开始增大，检偏PSD探测器(11)上光斑能量逐渐减小，对应电信号输出随之减小，直到负向偏摆最大位置β。
从曲线上可以看出，测量光管与基准发射光管的偏振片各自的偏振方向在一个偏摆周期内两次重合，由于两者初始偏振方向精确重合，因此在检偏PSD探测器(11)敏感到的光能量最大值时的测角数值即为两测量点动态扭转角度θ。
扭转敏感组件B(6)中的调平反射镜(141)用来在安装时通过外部设备来辅助设备坐标对齐。
分光棱镜(7)、测角准直镜(8)、测角PSD探测器(9)、光纤耦合激光器 B(10)组成了单独的自准直测量组件，用于测量扭转敏感组件B(6)中的自准直反射镜(151)的偏转角度。如图1中所示，光纤耦合激光器B(10)发出的点光源经分光棱镜(7)折转再经过测角准直镜(8)后成为一束平行光，照射到自准直反射镜(151)上，再经测角准直镜(8)回到测角PSD探测器(9)上。
测角PSD探测器(9)垂直于测角准直镜(8)光轴并位于其焦平面中心位置。在压电偏摆器零位状态下，测角PSD探测器(9)接收到的光斑位于PSD 探测器(9)中心坐标位置，偏摆角度α与PSD光斑坐标位置为以下关系：
其中：Δd为某一时刻PSD光斑坐标位置与压电偏摆台(5)位于零位时光斑坐标位置之间的距离差，f为测角准直镜(8)的焦距。
控制显示器(12)用于提供测角PSD探测器(9)、检偏PSD探测器(11)、压电偏摆台(5)的供电和驱动信号和激光光源驱动，并对测角PSD探测器 (9)、检偏PSD探测器(11)进行同步采集，完成入射光强度对应电流信号采集和压电偏摆台(5)角度计算，以图形和数据的方式将结果显示在显示屏上并通过数据通讯电缆传输到远端。
下面结合图6a～6d所示内容描述扭转变形测量装置的安装使用，安装的目的在于通过调节，将基准发射光管坐标系oxyz和测量光管坐标系 oxmymzm取齐，安装调节在两测量点相对静止条件下进行。
图6a所示为基准发射光管与测量光管外形及安装尺寸，安装螺钉(19) 穿过基准发射光管壳体下部U型通孔与被测基面螺孔相连接，以固定光管；调节螺钉(20)穿过基准发射光管壳体螺纹孔与安装基面相接触，用于调节基准发射光管姿态。也可不设置安装螺钉，姿态调节完成后用硬胶或磁吸的方式与安装基面固定。本实施方式使用两台徕卡5100经纬仪进行精确调平后，辅助完成装置的安装，经纬仪进行校准后俯仰读数在90°时，光轴与水平方向偏差在0.5″以内，按以下步骤进行调节。
步骤一：首先，如图6b所示，将基准发射光管放置于一测量点安装基面。将经纬仪(L1)放置于基准发射光管安装位置物镜前方，经纬仪光轴为扭转测量基准保持不动(该基准由被测量点外界因素确定，如外部测量坐标系规定方向等条件)，其确定的方向即为基准发射光管z轴方向，记录此时经纬仪的方位角度A1，俯仰角E1。调节经纬仪(L1)目视调焦旋钮使基准发射光管轮廓清晰成像，通过调节光管调平螺钉(20)及光管方位，使光管物镜位于目视中心，进行粗对齐，随后，将经纬仪(L1)目视调焦至∞位置进行准直测量；
步骤二：设置经纬仪(L2)俯仰调节至90°位置(即光轴为水平方向)固定，打开经纬仪(L2)的自准光源，经基准发射光管调平通光孔(17)，瞄准其扭转敏感组件A(2)上调平反射镜(14)，反复调节基准发射光管壳体的三个调平螺钉(20)及旋转壳体方位，使得基准发射光管发出的平行光成像在经纬仪(L1) 目视分划板正中，同时使经纬仪(L2)自准像在目视分板中俯仰读数为0，此时基准光管z轴(即光轴)方向与外部测量基准取齐，随后固定安装螺钉(19)；
步骤三：如图6c所示，将经纬仪(L1)方位旋转到180°+A1，俯仰角调节至180°+E1角度，此时经纬仪(L1)光轴方向仍与步骤一中光轴方向平行，此时调节经纬仪(L1)目视调焦距，使得测量光管轮廓清晰成像，调节测量光管三个调平螺钉(20)，使得测量光管物镜于目视中心，进行口径粗对齐，随后移开经纬仪(L1)；
步骤四：如图6d所示，启动测量光管检偏PSD测量，压电偏摆台为零位状态不进行偏摆，将经纬仪(L2)移至测量光管调平通光孔位置前方，经纬仪(L1)俯仰调节至90°位置(即光轴为水平方向)固定，打开经纬仪(L2)的自准光源，经测量光管光管调平通光孔(18)，瞄准其扭转敏感组件B(6) 上调平反射镜(141)，反复调节测量光管壳体的三个调平螺钉(20)及旋转壳体方位，读取测量光管检偏PSD探测器(11)输出的光斑二维坐标位置，使得检偏PSD探测器(11)光斑坐标位于中心位置，同时使经纬仪2自准像在目视分板中俯仰读数为0，随后固定安装螺钉(19)；
步骤五：此时，基准发射光管与测量光管对测量基线的坐标取齐完成，基准发射光管与测量光管中偏振片偏振方向基本一致，可以开始测量。为了避免安装调节中误差引起两偏振方向微小角度差异，在两测量点相对静止条件下启动测量，将测量光管扭转角输出数值作为初值r0，并保存在控制显示器内部存储中，则后续测量中，扭转角动态测量值为r-r0。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置，其特征在于，包括基准发射光管和测量光管；
所述基准发射光管包括壳体、光纤耦合激光器A(1)、扭转敏感组件A(2)、准直物镜(3)，光纤耦合激光器A(1)作为点光源，经过扭转敏感组件A(2)上的偏振片(13)，形成一束线偏振光，经准直物镜(3)后成为线偏振平行光，照射到测量光管；
所述测量光管包括壳体、接收物镜(4)，压电偏摆台(5)、扭转敏感组件B(6)、检偏PSD探测器(11)，所述测量光管经所述接收物镜(4)接收线偏振平行光，通过所述压电偏摆台(5)使所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)产生角运动，使得所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)与线偏振平行光偏振方向一致时，所述检偏PSD探测器(11)电流输出最大，此时，所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆角即为扭转角。
2.如权利要求1所述的基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置，其特征在于，还包括自准直测量组件，所述自准直测量组件包括：分光棱镜(7)、测角准直镜(8)、测角PSD探测器(9)、光纤耦合激光器B(10)组成了单独的自准直测量组件，所述自准直测量组件用于测量扭转敏感组件B(6)中的自准直反射镜(151)的偏转角度，所述光纤耦合激光器B(10)发出的点光源经分光棱镜(7)折转再经过测角准直镜(8)后成为一束平行光，照射到自准直反射镜(151)上，再经测角准直镜(8)回到测角PSD探测器(9)上。
3.如权利要求1所述的基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置，其特征在于，所述扭转敏感组件A(2)包括偏振片(13)、调平反射镜(14)和镜座(16)；所述偏振片(13)用于将非偏振的激光器出光变为线偏振光，偏振片(13)位于所述光纤耦合激光器A(1)与所述准直物镜(3)之间；
所述测量光管的扭转敏感组件B(6)包括偏振片(131)、偏振片(131)位于所述接收物镜(4)和所述检偏PSD探测器(11)之间。
4.如权利要求1所述的基于压电偏摆台的扭转角动态测量装置，其特征在于，所述测量光管的测角PSD探测器(9)和检偏PSD探测器(11)为二维PSD探测器，当所述测角PSD探测器(9)安装于所述接收物镜焦平面时，除可对光强度进行敏感，还可同时测量方位、俯仰角变形角度；
所述测量光管的压电偏摆台(5)是压电驱动方式的单个方向或多个方向角度偏转平台。
5.一种基于压电偏摆台的扭转角动态测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一基准发射光管及测量光管，所述基准发射光管包括壳体、光纤耦合激光器A(1)、扭转敏感组件A(2)、准直物镜(3)；所述测量光管包括壳体、接收物镜(4)，压电偏摆台(5)、扭转敏感组件B(6)、检偏PSD探测器(11)；
以光纤耦合激光器A(1)发出点光源，点光源依次经过扭转敏感组件A(2)上的偏振片(13)，形成一束线偏振光，经准直物镜(3)后成为线偏振平行光，照射到测量光管；
经所述测量光管通过接收物镜(4)接收线偏振平行光，通过所述压电偏摆台(5)使所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)产生角运动，使得所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)与线偏振平行光偏振方向一致时，所述检偏PSD探测器(11)电流输出最大，此时，所述扭转敏感组件B(6)的偏振片(131)的偏摆角即为扭转角。
6.如权利要求5所述的基于压电偏摆台的扭转角动态测量方法，其特征在于，还包括自准直测量组件，所述自准直测量组件包括：分光棱镜(7)、测角准直镜(8)、测角PSD探测器(9)、光纤耦合激光器B(10)组成了单独的自准直测量组件，所述自准直测量组件用于测量扭转敏感组件B(6)中的自准直反射镜(151)的偏转角度，所述光纤耦合激光器B(10)发出的点光源经分光棱镜(7)折转再经过测角准直镜(8)后成为一束平行光，照射到自准直反射镜(151)上，再经测角准直镜(8)回到测角PSD探测器(9)上。
7.如权利要求5所述的基于压电偏摆台的扭转角动态测量方法，其特征在于，所述扭转敏感组件A(2)包括偏振片(13)、调平反射镜(14)和镜座(16)；所述偏振片(13)用于将非偏振的激光器出光变为线偏振光，偏振片(13)位于所述光纤耦合激光器A(1)与所述准直物镜(3)之间；
所述测量光管的扭转敏感组件B(6)包括偏振片(131)，偏振片(131)位于所述接收物镜(4)和所述检偏PSD探测器(11)之间。
8.如权利要求5所述的基于压电偏摆台的扭转角动态测量方法，其特征在于，所述测量光管的测角PSD探测器(9)和检偏PSD探测器(11)为二维PSD探测器，当所述测角PSD探测器(9)安装于所述接收物镜焦平面时，除可对光强度进行敏感，还可同时测量方位、俯仰角变形角度；
所述测量光管的压电偏摆台(5)是压电驱动方式的单个方向或多个方向角度偏转平台。
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