1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中航凯迈(上海)红外科技有限公司, 上海 201306
3 中国人民解放军32031部队, 河南 开封 475000
为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正，设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先，根据系统的应用需求，提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后，在合束方案的基础上，建立了合束系统的光束控制模型，并通过数值仿真得到了合束系统光束控制的解算方法。闭环合束系统通过光束指向和位置监测装置分别实现合束激光指向偏差与位置偏差的独立监测，并根据监测结果进行光束调节装置控制量的解算；进而通过两维摆镜和一维平移台分别实现光束指向和位置偏差的独立高效调节。最后，采用两路不同波长的激光束，配合光束监测与调节装置，搭建了闭环合束模拟实验平台，对周期性闭环合束系统的合束效果进行了验证。实验结果表明：在长时间的工作过程中，两路激光均实现了与基准光路的精密合束，合束指向精度优于±7 μrad，位置精度优于±0.84 mm。本研究所组建的激光合束系统不仅具有合束精度高、校正速度快、光路扩展性强的优势，而且可实现激光束的周期性闭环校正，能够有效保证合束激光的长期工作稳定性。
激光合束 光束监测 光束控制 指向偏差 位置偏差 laser beam combining beam monitoring beam control beam direction deviation beam positional deviation 强激光与粒子束
2021, 33(12): 123023
1 北京控制工程研究所，北京 100190
2 空间智能控制技术重点实验室，北京 100190
为了减少星敏感器等空间姿态测量仪器的测量误差，提升星点定心精度，通过研究图像探测器像素位置偏差对定心精度的影响，提出了一种基于相移干涉原理的像素位置偏差标定方法。基于像素响应不均匀性，构建具有像素位置偏差的探测器仿真模型并进行星点定心计算，仿真结果证明了像素位置偏差会导致定心结果产生系统误差。探测器像素标定结果表明，在添加均方根值为0.03 pixel的像素位置偏差以及5%幅值比的高斯白噪声条件下，该探测器像素标定方法的标定精度优于3×10-4 pixel(1σ)，研究结果为探测器像素位置偏差标定技术提供一种可行的方案，对于提升星敏感器等姿态测量仪器的测量精度具有重要意义。
探测器标定技术 星敏感器 像素位置偏差 像素响应函数 相移干涉技术 detector calibration technology star trackers pixels geometric offset pixel response function phase shifting interferometry 红外与激光工程
2020, 49(S1): 20200135
1 吉林建筑科技学院， 长春 130000
2 吉林东光精密机械厂， 长春 130000
为了减小装配误差，解决自动装配过程中强迫装配、装配不到位等问题，设计了基于光纤传感的调校系统。该系统由光纤传感阵列、解调模块、调校控制机构组成。提出了应变分布解算模型，推导了波长与位置偏差的函数关系，仿真分析了工件应变敏感区域的分布特征，量化了应变与位置误差的映射关系。实验采用可调施力结构对系统应变监测量进行标定，采用视觉测量对系统位置偏差量进行标定。实验结果显示，位置偏差与波长变化呈线性映射关系，验证了依据波长反演装配位置偏差的可行性。与视觉测量的标准值相比，该系统的位置偏差平均相对误差为8.6%。由此可见，该系统具有实时、精确反演工件应变场的计算能力，在自动化装配中具有很好的应用前景。
光纤传感 装配调节 自动化 位置偏差 fiber optic sensing assembly adjustment automation position deviation
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对双波长空间激光授时系统受大气折射率分布的影响而产生授时偏差的问题,利用实测气象数据建立了大气折射率分布对授时偏差的影响模型。以该模型为基础分别仿真研究了在地面终端捕获模式和星上终端捕获模式下双向链路不对称时延差和收发终端位置偏差随不同地区、不同月份和不同天顶角的变化规律。结果表明:大气压强越低,大气温度越高,不对称时延差和收发终端位置偏差越小;星上终端捕获模式下的授时偏差达到百皮秒量级;地面终端捕获模式下的授时偏差达到纳秒量级,通过进一步双向精密对准可将其减少到十皮秒量级。在卫星过顶时间内,不对称时延差和收发终端位置偏差随天顶角的变化而变化,并且存在地面终端地理位置的差异,需实时校正并消除不对称时延差和收发终端位置偏差。
大气光学 空间激光授时 大气折射率 不对称时延差 位置偏差
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230000
太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。 然而, 其各组成部分在控制精度、 响应误差、 系统噪音以及实验操作、 数据处理等方面的误差, 将影响系统对材料光学常数提取的准确性。 基于透射式太赫兹时域光谱系统的测量原理, 分析了系统延迟线位置偏差对提取材料复折射率准确度的影响, 建立了误差在样品测量过程中的传递模型, 并利用MATLAB仿真了误差对提取样品复折射率影响。 结果表明, 样品折射率和消光系数的不确定度受到了系统延迟线位置偏差的影响, 且系统延迟线位置偏差越大, 样品的复折射率提取的不确定度也就越大。 同时, 相比消光系数, 延迟线位置的偏差对样品折射率的不确定度具有更大的影响。 该模型具有一定的实际意义和理论参考价值, 可分析系统延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统提取材料光学常数不确定度的影响, 为优化太赫兹时域光谱系统提供理论指导。
太赫兹时域光谱系统 复折射率 延迟线位置偏差 测量不确定度 THz-TDS Complex index of refraction Delay-line position deviation Measurement uncertainty 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3379
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
为提高微型星敏感器的质心定位精度, 提出了一种利用外差式激光干涉装置标定图像传感器像素位置偏差的方法, 并就像素位置偏差对星点像质心定位精度的影响进行了仿真研究。在噪声忽略不计的情况下, 当像素位置偏差服从(-0.02, 0.02)上的均匀分布时, 补偿系统误差能够使星点定位精度从0.008 pixel提高到0.002 pixel。而如果加入服从N(0, 5.52)的高斯白噪声, 当像素位置偏差服从(-0.02, 0.02)上的均匀分布时, 补偿像素位置偏差能使定位精度从0.020 pixel提高到0.018 pixel; 当像素位置偏差服从(-0.04, 0.04)上的均匀分布时, 补偿像素位置偏差能使定位精度从0.026 pixel提高到0.018 pixel, 提高了31%。这说明标定像素位置偏差对提升质心定位精度有显著作用, 为发展高精度微型星敏感器提供了一种新的技术手段。
质心定位精度 微型星敏感器 像素位置偏差 外差式激光干涉装置 centroid position accuracy miniature star tracker pixel displacement heterodyne laser interferometry 红外与激光工程
2016, 45(12): 1217007
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
基于小口径和瞬时大视场激光制导**平台的要求, 提出了一种小型捷联折射式离焦光学探测系统方案。该方案根据捷联式激光半主动目标探测模型和理想离焦光学系统模型得到激光制导理想光学系统参数, 并以此参数为基础, 使用ZEMAX软件进行优化, 设计了工作波长为1 064 nm的离焦光学探测系统。该系统临界有效探测半视场为5.89°, 临界探测半视场为13°, 长径比为1.27, 较好地解决了整流罩引入的像差问题, 并且光斑重心位置与目标位置偏差角存在线性关系。验证实验结果表明该离焦光学探测系统误差小于0.15°, 满足大视场下目标位置偏差角探测的要求。
激光制导 光学设计 捷联式 目标位置偏差角 laser guidance optical design strapdown target position deviation angle 红外与激光工程
2016, 45(5): 0518002
河北科技大学机械工程学院, 河北 石家庄 050018
以目前国内研制的多光源太阳模拟器光学系统为研究对象,采用数值计算和软件模拟相结合的的方法对太阳模拟器光学系统光源存在不同空间角度偏差时光斑汇聚形式和汇聚效果进行了分析,确定光源允许产生的最大位置偏差,并依据研究结果指导光斑的调节.结果表明,太阳模拟器光源的空间位置是影响复合光斑形状和能量分布的关键因素,可为太阳模拟器光源调节系统的设计、光斑数据分析和关键零部件加工精度的确定提供参考.
应用光学 太阳模拟器 位置偏差 光学系统 复合光斑 applied optics solar simulator position deviation light system composite beam
中国人民解放军驻西光集团军事代表室,陕西,西安,710043
在复杂的测控、发射、跟踪等系统的制造和使用中,分系统或部件间的安装位置偏差会影响控制、跟踪、发射的精度和系统其他指标测量结果的准确性,因而需要进行测量和校正.提出了基于视觉图像定位光斑中心的轴偏角测量方法,并基于LABVIEW虚拟仪器平台构建了机器视觉测角系统.以某大型**系统为测试平台,对不同属性的轴(如发射轴、瞄准轴、激光指示器轴、制导中的测量基线等)进行归一化测量和校准,得到了满意的效果.
位置偏差 轴偏角 机器视觉 position deviation the boresight error between axes machine vision
