CN108663572B - 一种平面波相位多段测量拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面波相位多段测量拼接方法，解决现有方法无法在不同尺寸紧缩场测试，且造价昂贵，存储、保管、运输、安装复杂的问题。所述方法，包含以下步骤：在紧缩场静区边缘外固定放置激光发射设备，使激光准直仪发出的激光平面与紧缩场来波方向垂直；通过激光跟踪仪对扫描架初始位置进行定位，并保持所述激光发射设备固定不动；在激光平面内，移动探头测量得到紧缩场第一截面的平面波特性；在激光平面内平行移动所述扫描架的位置至待检测位置；在激光平面内，移动探头测量得到所述紧缩场第二截面的平面波特性；将第一截面、第二截面的平面波特性进行拼接，得到所述紧缩场平面波的相位特性。本发明实现了对大静区紧缩场平面波特性的检测。

Description

一种平面波相位多段测量拼接方法

技术领域

本发明涉及电磁场与电磁波领域，尤其涉及一种平面波相位多段测量拼接方法。

背景技术

紧缩场是采用精密的反射面或微波透镜，在近距离内将馈源发出的球面波变换为平面波的设备，其产生的准平面波可充分满足雷达天线、天线罩及目标RCS测试的环境要求。随着隐身、反隐身及卫星技术研究的发展，由于紧缩场具有占地小、背景电平低、可全天候测量、保密性好、测量精度高、使用便捷等众多优点日益受到使用部门的重视。目前国内已建造了多套不同类型适应不同测试需求的各种紧缩场，用于满足不同尺寸大小及工作频率的目标RCS测量。当前国内稍大型紧缩场静区尺寸有5m、6m、9m、12m、30m等不同，所有这些紧缩场在建造和后期使用过程中，均需要对其产生的平面波相位特性进行检测。现有的平面波相位检测手段是根据待校紧缩场静区尺寸大小采用不同尺寸的扫描装置进行扫描，无法在不同尺寸的紧缩场应用，且造价经费昂贵，且不利于计量部门存储、保管、运输、安装等环节。

发明内容

本发明提供一种平面波相位多段测量拼接，解决现有方法无法在不同尺寸紧缩场测试，且造价昂贵，存储、保管、运输、安装复杂的问题。

一种平面波相位多段测量拼接方法，用于紧缩场，包含以下步骤：在所述紧缩场静区边缘外固定放置激光准直仪的激光发射设备，使所述激光准直仪发出的激光平面与所述紧缩场来波方向垂直；通过激光跟踪仪对扫描架初始位置进行定位，并保持所述激光发射设备固定不动；在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第一截面的平面波特性，所述探头移动的位置信息通过所述激光跟踪仪确定；在所述激光平面内平行移动所述扫描架的位置至待检测位置；在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第二截面的平面波特性；将所述第一截面、第二截面的平面波特性进行拼接，得到所述紧缩场平面波的相位特性。

优选地，所述在紧缩场静区边缘外固定放置激光准直仪的激光发射设备，使所述激光准直仪发出的激光平面与所述紧缩场来波方向垂直的步骤，进一步包含：将所述激光准直仪的激光发射设备固定在高精度支架上，并通过旋转产生激光平面；通过调整所述激光发射设备的角度和位置，使所述激光平面与所述紧缩场来波方向垂直。

优选地，所述通过激光跟踪仪对扫描架初始位置进行定位，并保持所述激光发射设备固定不动的步骤，进一步包含：将靶标、探头安装在所述扫描架上，使所述靶标在所述激光跟踪仪发出的激光束范围内，所述探头和靶标可沿所述扫描架一同移动；根据所述靶标接收到的所述激光束的位置，对所述扫描架初始位置进行定位。

进一步地，在所述在激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第一截面的平面波特性的步骤之前，所述方法还包含：将所述激光准直仪的激光准直目标固定放置在所述扫描架的伺服机构上，使所述激光平面照射到所述激光准直目标的感应区；通过所述激光准直目标测量得到所述扫描架与所述激光平面的位置偏移量；通过工控机获得所述位置偏移量，并向所述伺服机构发送控制指令，对所述位置偏移量进行补偿。

优选地，所述待检测位置由所述激光跟踪仪根据所述靶标确定。

进一步地，所述激光准直仪的激光发射设备与所述扫描架隔离。

优选地，所述激光平面的平面度为0.0025mm/m。

进一步地，所述位置偏移量通过光学成像系统测量得到，所述位置偏移量的最大值小于所述伺服机构前后移动范围。

优选地，所述扫描架的行程为3m。

优选地，所述通过工控机获得所述位置偏移量的方式为有线传输或无线传输。

本发明有益效果包括：本发明是利用现有小型扫描架通过多次移位、拼接的方法实现静区平面波相位多段测量。本发明可有效地解决检测大静区紧缩场平面波特性时须使用高精度、大行程扫描装置的困难，能够通过设计的方法降低研制大型扫描装置的难度，节约经费，便于扫描装置的研制、存储、保管、运输、安装等一系列环节，能够满足大尺寸静区紧缩场平面波相位检测需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一种平面波相位多段测量拼接方法流程实施例；

图2为一种包含位置偏移量补偿的平面波相位多段测量拼接方法流程实施例；

图3为一种紧缩场扫描拼接实施例。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着隐身、反隐身及卫星技术研究的发展，由于紧缩场具有占地小、背景电平低、可全天候测量、保密性好、测量精度高、使用便捷等众多优点日益受到使用部门的重视。目前国内已建造了多套不同类型适应不同测试需求的各种紧缩场，用于满足不同尺寸大小及工作频率的目标RCS测量。现有紧缩场静区尺寸越来越大，常规的检测方法是研制大行程的扫描架，扫描架的工作行程要大于待检紧缩场的静区尺寸，如待检紧缩场静区尺寸为6m、9m、12m、30m时，则需要研制相应工作行程为6m、9m、12m、30m的大型扫描架，运往紧缩场待检现场进行组装检测，给检测涉及的扫描架的研制、存储、保管、运输、安装等环节带来一系列难度。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

图1为一种平面波相位多段测量拼接方法流程实施例，本发明实施例提供一种平面波相位多段测量拼接方法，用于紧缩场，包含以下步骤：

步骤101，在所述紧缩场静区边缘外固定放置激光准直仪的激光发射设备，使所述激光准直仪发出的激光平面与所述紧缩场来波方向垂直。

优选地，所述激光平面的平面度为0.0025mm/m。

步骤102，通过激光跟踪仪对扫描架初始位置进行定位，并保持所述激光发射设备固定不动。

在步骤102中，需要说明的是，为避免所述扫描架运动产生的晃动或振动对所述激光准直仪产生扰动，所述激光准直仪的激光发射设备与所述扫描架隔离。

步骤103，在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第一截面的平面波特性，所述探头移动的位置信息通过所述激光跟踪仪确定。

步骤104，在所述激光平面内平行移动所述扫描架的位置至待检测位置。

优选地，所述待检测位置由所述激光跟踪仪根据所述靶标确定，在移动过程中，所述激光准直仪的激光发射设备保持固定不变，即所述激光平面的位置固定不变。

优选地，所述扫描架的行程为3m。

需要说明的是，所述扫描架移动的行程可以是本发明实施例中的3m，也可以是其他距离，由所述紧缩场的尺寸和所述扫描架的行程决定，这里不做特别限定。

步骤105，在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第二截面的平面波特性。

步骤106，将所述第一截面、第二截面的平面波特性进行拼接，得到所述紧缩场平面波的相位特性。

本发明实施例中，在静区内架设一台小行程，例如3m的扫描装置，检测完静区一侧的相位特性后，再平行移动到静区另一侧进行扫描检测，移动的位置基准为所述激光准直仪发出的激光平面，在扫描架移动过程中，作为基准的高精度激光平面准直仪是一直位置固定不动的，确保扫描架两次不同位置扫描，但探头移动的轨迹在一个平面上，是由激光平面准直仪决定控制的。

在本发明实施例中，所述扫描架为极坐标扫描架，工作行程为3m，所述紧缩场静区的尺寸为6m，所述扫描架包含工作臂和配重臂，所述探头天线安装在工作臂上，工作臂安装有天线工作机构，含前后补偿机构和极化切换机构，该工作臂可以旋转，功能类似于平行移位，工作臂旋转后，左右位置出现一个夹角，导致扫描面不在一个平面上，所以平面的修正靠扫描架旁边独立放置的高精度激光准直仪实现。

本发明是利用现有小型扫描架通过多次移位、拼接的方法实现静区平面波相位多段测量。本发明可有效地解决检测大静区紧缩场平面波特性时须使用高精度、大行程扫描装置的困难，能够通过设计的方法降低研制大型扫描装置的难度，节约经费。

图2为一种包含位置偏移量补偿的平面波相位多段测量拼接方法流程实施例，本发明实施例提供一种包含位置偏移量补偿的平面波相位多段测量拼接方法，具体包含以下步骤：

步骤201，将所述激光准直仪的激光发射设备固定在高精度支架上，并通过旋转产生激光平面。

在步骤201中，所述激光发射设备固定于专用高精度支架上，使之在紧靠静区外边缘，与扫描架运动隔离，避免扫描架运动产生的晃动或振动对其形成的激光基准面产生扰动。

步骤202，通过调整所述激光发射设备的角度和位置，使所述激光平面与所述紧缩场来波方向垂直。

在步骤202中，确定所述激光平面与所述紧缩场来波方向垂直后，所述激光平面保持固定不变。

步骤203，将靶标、探头安装在所述扫描架上，使所述靶标在所述激光跟踪仪发出的激光束范围内，所述探头和靶标可沿所述扫描架一同移动。

在步骤203中，所述靶标接收所述激光跟踪仪的激光束，所述探头用来测量所述紧缩场的平面波特性，所述探头和靶标沿所述扫描架一同移动，所述激光跟踪仪根据所述靶标测量得到所述探头的位置。

步骤204，根据所述靶标接收到的所述激光束的位置，对所述扫描架初始位置进行定位。

在步骤204中，所述靶标通过接收并反射所述激光跟踪仪发出的激光束，对所述扫描架探头的初始位置进行定位。

步骤205，将所述激光准直仪的激光准直目标固定放置在所述扫描架的伺服机构上，使所述激光平面照射到所述激光准直目标的感应区。

在步骤205中，所述激光准直仪包含所述激光发射设备、所述激光准直目标，通过所述激光发射设备发射所述激光平面，通过所述激光准直目标接收所述激光平面的激光。

需要说明的是，所述伺服机构固定放置在所述扫描架上，用于控制所述扫描架旋转、平移。

步骤206，通过所述激光准直目标测量得到所述扫描架与所述激光平面的位置偏移量。

在步骤206中，所述激光准直仪可实时直接检测出系统的平面度误差，而不是通过间接测量系统参数最终计算平面度的方式，可有效避免由于计算或传递环节造成的计算误差。

在步骤206中，所述探头移动时引起所述扫描架位置微动产生位置偏移量，从而使所述探头的移动形成偏离所述激光平面。

步骤207，通过工控机获得所述位置偏移量，并向所述伺服机构发送控制指令，对所述位置偏移量进行补偿。

在步骤207中，所述通过工控机获得所述位置偏移量的方式为有线传输或无线传输，需要说明的是，有线传输可选择串口、网口等通讯方式，无线传输可选择蓝牙、无线网络等通讯方式，这里不做特别限定。

在步骤207中，所述伺服机构对所述位置偏移量进行补偿的方法是通过调整所述扫描架位置实现的，同时引起所述激光准直目标随所述扫描架运动而运动，所述激光准直仪根据所述激光准直目标的新位置更新所述位置偏移量，形成闭环控制。

需要说明的是，所述位置偏移量也可以通过光学成像系统测量得到，所述位置偏移量的最大值小于所述伺服机构前后移动范围。

还需说明的是，在所述扫描架、探头移动过程中，所述靶标始终在所述激光跟踪仪发出的激光束控制范围内。

步骤103，在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第一截面的平面波特性，所述探头移动的位置信息通过所述激光跟踪仪确定。

步骤104，在所述激光平面内平行移动所述扫描架的位置至待检测位置。

优选地，所述待检测位置由所述激光跟踪仪根据所述靶标确定，在移动过程中，所述激光准直仪的激光发射设备保持固定不变，即所述激光平面的位置固定不变。

步骤105，在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第二截面的平面波特性。

步骤106，将所述第一截面、第二截面的平面波特性进行拼接，得到所述紧缩场平面波的相位特性。

需要说明的是，本发明实施例可以进行两端平面波特性拼接，也可进行多段平面波特性拼接，多段拼接方法与两段拼接方法相同，拼接的个数这里不做特别限定。

本发明设计一种平面波相位多段测量拼接方法，特别是设计一种应用于大尺寸静区的紧缩场平面波相位多段测量现场拼接检测方法。原理是在静区的一侧固定放置一台高精度激光平面准直仪，在静区内架设一台小行程的扫描装置，检测完静区一侧的相位特性后，再移动到静区另一侧进行扫描检测，移动的位置基准为激光准直仪发出的激光束，在扫描架移动过程中，作为基准的高精度激光平面准直仪是一直位置固定不动的，确保扫描架两次不同位置扫描，但探头移动的轨迹在一个平面上，是由激光平面准直仪决定控制的。

本发明实施例提供的方法便于扫描装置的研制、存储、保管、运输、安装等一系列环节，能够满足大尺寸静区紧缩场平面波相位检测需求。

图3为一种紧缩场扫描拼接实施例，本发明实施例提供一种扫描拼接方式实施例。

在本发明实施例中，所述紧缩场静区的尺寸为6m，所述扫描架的形成为3m，所述激光准直仪的激光发射设备固定在所述紧缩场外边缘，产生的激光平面与所述紧缩场平面波来波方向垂直。检测完静区一侧的相位特性后，再移动到静区另一侧进行扫描检测，移动的位置基准为激光准直仪发出的激光束，在扫描架移动过程中，作为基准的高精度激光平面准直仪是一直位置固定不动的，确保扫描架两次不同位置扫描，但探头移动的轨迹在一个平面上，是由激光平面准直仪决定控制的。

本发明实施例设计的平面波相位多段测量拼接方法能够通过设计的方法利用小型扫描架和一台独立偏置的高精度激光准直仪系统联动通过移位拼接实现大行程扫描架的检测工程，能够满足大尺寸静区紧缩场平面波相位检测需求，提高检测性价比。本发明目前是利用3m行程的扫描装置通过两次分段测量拼接实现6m静区的紧缩场平面波相位特性测量。

本发明实施例不需要研制大行程的扫描装置，利用小型的扫描装置和高精度激光平面准直仪即可实现大尺寸平面波幅相特性校准。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种平面波相位多段测量拼接方法，用于紧缩场，其特征在于，包含以下步骤：

在所述紧缩场静区边缘外固定放置激光准直仪的激光发射设备，使所述激光准直仪发出的激光平面与所述紧缩场来波方向垂直；

通过激光跟踪仪对扫描架初始位置进行定位，并保持所述激光发射设备固定不动；

在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第一截面的平面波特性，所述探头移动的位置信息通过所述激光跟踪仪确定；

在所述激光平面内平行移动所述扫描架的位置至待检测位置；

在所述激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第二截面的平面波特性；

将所述第一截面、第二截面的平面波特性进行拼接，得到所述紧缩场平面波的相位特性。

2.如权利要求1所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述在紧缩场静区边缘外固定放置激光准直仪的激光发射设备，使所述激光准直仪发出的激光平面与所述紧缩场来波方向垂直的步骤，进一步包含：

将所述激光准直仪的激光发射设备固定在高精度支架上，并通过旋转产生激光平面；

通过调整所述激光发射设备的角度和位置，使所述激光平面与所述紧缩场来波方向垂直。

3.如权利要求1所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述通过激光跟踪仪对扫描架初始位置进行定位，并保持所述激光发射设备固定不动的步骤，进一步包含：

将靶标、探头安装在所述扫描架上，使所述靶标在所述激光跟踪仪发出的激光束范围内，所述探头和靶标可沿所述扫描架一同移动；

根据所述靶标接收到的所述激光束的位置，对所述扫描架初始位置进行定位。

4.如权利要求1所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，在所述在激光平面内，沿所述扫描架方向移动探头测量得到所述紧缩场第一截面的平面波特性的步骤之前，所述方法还包含：

将所述激光准直仪的激光准直目标固定放置在所述扫描架的伺服机构上，使所述激光平面照射到所述激光准直目标的感应区；

通过所述激光准直目标测量得到所述扫描架与所述激光平面的位置偏移量；

通过工控机获得所述位置偏移量，并向所述伺服机构发送控制指令，对所述位置偏移量进行补偿。

5.如权利要求3所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述待检测位置由所述激光跟踪仪根据所述靶标确定。

6.如权利要求1所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述激光准直仪的激光发射设备与所述扫描架隔离。

7.如权利要求1所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述激光平面的平面度为0.0025mm/m。

8.如权利要求4所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述位置偏移量通过光学成像系统测量得到，所述位置偏移量的最大值小于所述伺服机构前后移动范围。

9.如权利要求1所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述扫描架的行程为3m。

10.如权利要求4所述的平面波相位多段测量拼接方法，其特征在于，所述通过工控机获得所述位置偏移量的方式为有线传输或无线传输。

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