针对高端装备制造中对大尺度机床误差测量与补偿的要求，本文基于光学自准直原理和液体表面反射原理，研制了一种二维光电水平倾角测量系统以实现对机床滚转角和俯仰角的测量。该系统使用半导体激光器发射激光，经光学自准直系统于待测硅油表面将被测倾角放大二倍。然后，由位置敏感探测器感测光斑位置变化，输出包含角度信息的光电流信号，并由低噪声四路同步微弱信号处理电路进行相同倍数的放大以减小误差。最终，由高速采集卡进行数据采集，经均值滤波、曲线拟合、解算处理后将其转化为倾角信息，从而实现二维角度测量。在光学平台进行了对比实验，结果表明：测量系统在-10～10 mm/m（约为-2 000″~2 000″）量程内，角度测量误差小于±0.050 mm/m（约为±10″），线性度优于0.25%，满足大尺度机床二维水平倾角检测对大量程、高精度、高稳定性的要求。

鉴于倾角测量中经常出现由于被测载体转动测量时引起线缆缠绕等棘手问题, 提出一种基于CC1101射频芯片的无线倾角测量系统。通过倾角传感器实时采集角度数据, 利用无线模块进行数据传输, 最后对接收到的数据进行分析处理, 得出被测转台或平台的实时运动状态。论述了系统组成和工作原理, 搭建了基于CC1101射频芯片的无线倾角测量样机, 编写了无线通信模块驱动程序和测量系统应用程序, 并开展了倾角测量试验, 给出了实验结果, 验证了测量系统的可行性。

本文主要对高阶厄米高斯模式的倾角测量进行了理论分析,提出了利用高阶厄米高斯模式可以进一步提高倾角测量的方案,并对不同模式进行倾角测量的精度进行了对比。计算结果表明,采用的模式的阶数越高,倾角测量的精度越高,这一结果为进一步提高倾角测量实验提供理论依据。

研究了刃边法测试光学系统调制传递函数(MTF)的原理, 提出将改进倾斜刃边法用于红外成像系统MTF的测量。考虑刃边倾斜角度的测量误差和噪声干扰会引起红外系统MTF的测量误差, 采用Canny算子、直线拟合和边缘扩散函数(ESF)重构行数变动等方法来提高MTF的测试精度; 同时针对ESF与线扩散函数(LSF)提出有效的降噪算法来降低噪声对MTF测试精度的影响, 从而系统地降低了MTF的测量误差。搭建了实验平台, 以红外成像系统的理论模型和实测参数得到的MTF曲线为依据, 实验验证了本文方法的有效性, 测试分析了刃边倾角的变化对MTF测试精度的影响。实验结果表明: 通过本文方法测试得到的MTF曲线的测试精度为0.010, 测试重复精度为0.008, 刃边倾角保持在2°~10°。实验结果显示: 本文方法有效地降低了刃边倾角的测量误差和噪声干扰对MTF测试产生的影响, 测试结果具有良好的重复性。

车载经纬仪平台的变形和自身不平会导致经纬仪的测角误差变大，为了保证车载经纬仪的测量精度，需要对其测量误差进行修正。采用角度测量仪器可以测量平台与水平面的倾角，在此基础上提出了平面方程旋转变化的方法将测量平台与水平面的倾角转化为相对于测量坐标系的垂直轴倾斜角和倾斜方位角，并分析了该计算方法对测量中对准误差的影响。分析了综合测角误差与对准误差以及平台倾角的关系，并进行了仿真分析和实验验证。通过分析可知：在载车调平精度300″以内，车载经纬仪综合测角误差小于16″，可实现高精度测量。

针对动力机械倾角的测量问题,利用微机电系统(MEMS)加速度计ADXL202E拾取物体倾角信号。利用独立控制器局域网络(CAN)控制器SJA1000和驱动器TJA1050T实现了倾角信号的CAN总线传输。给出了测量系统的硬件电路和软件设计流程,对实验结果进行了分析。实验结果表明,该倾角系统具有较高的分辨力,俯仰角精度在正负0.6°之内,滚转角在不大于60°时精度在正负0.5°之内。

叙述了一种用于倾斜角及温度同时测量的传感器.该传感器由光纤锥和光纤布拉格光栅构成,当传感器倾角发生改变时引起光纤锥的通光损耗改变,通过测量通光损耗的变化而测量倾角,通过测量光纤光栅的反射波长的变化而实现温度测量,此外光纤布拉格光栅还有提高倾角测量灵敏度的作用.

本文提出了一种高精度激光电子二维倾角测量技术,该技术利用液体表面多次光反射,将倾角变化转换成激光光斑的位移,并通过多次光学反射实现光学放大,从而实现了倾角和倾角变化的高精度测量.利用本技术实现的倾角测量仪器具有测量精度高、体积小等优点,经过标定试验系统测量精度达到2.5″.高精度激光电子二维倾角测量系统可广泛应用于水坝安全监测工程、各种建筑和检测领域.