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光自准直仪抗干扰技术

2021-09-29
来源:光电资讯
关键词: 光自准直仪 抗干扰

  光电自准直仪是一种精密的光学技术测量仪器,被广泛应用于小角度测量、平行和平直度测量、基准台平整情况测量、精密定位测量、小角度定位等方面,由于它拥有高精度、使用便捷等优点,在精密测量领域占有重要的地位,是机械制造、航空航天、工业制造、科学研究等方面必不可少的测量仪器。

  目前现有的光电自准直仪抗干扰技术主要分为光学处理和信号处理两个方面。

  光学处理方式

  (1)在光电自准直仪的设计过程中,使用设计软件针对透镜优化、参数调整等,都可以增加光电自准直仪的测量精度。

  (2)窄带滤波片的选取可以大幅度提升光电自准直仪的测量精度。光电自准直仪的信号光一般采用单色激光或者高精度 LED 光,其频谱范围很窄,而背景天光的一大特性就是频谱范围宽,选取恰当波段的窄带滤波片,可以较好地降低背景光干扰。

  (3)因为背景天光有较强的偏振特性,所以也可以根据背景天光和信号光的偏振特性选取偏振片进行背景光过滤,但偏振滤波有时候会损失部分光强 。

  (4)相比较 LED 光源和普通激光光源,脉冲激光光源拥有更高的稳定性,避免空气干扰,光源质量的提高可以一定程度提升光电自准直仪的测量精度 。

  信号处理方式

  (1)和偏振片相似,背景天光和信号光在频率特性上也有所不同,根据二者的频率特性,选择高通、低通、带通、带阻滤波中合适的方式,从而允许一定频率特性的信号光通过,阻挡其余的背景光,以此达到提高光电自准直仪测量精度的目的。

  (2)在实际测量中,在安装和调试仪器完毕后,可以先进行一次无信号光的测量,根据测量结果得到背景光干扰的电流噪声大小,此时在电路中加入同等大小的反偏电流,直到输出电流为零,再加入信号光进行实际的测量。此方法为一次性提高精度的方法,因为不同的环境下背景光不同,其产生的干扰电流也不同,如果采用反偏电流,就必须保证每次测量前都要进行校对。

  (3)除过采集过程中提高测量精度的方法外,在数据处理时也可以采用一定的算法,剔除数据中的干扰。例如在使用 CCD 作为光电探测器时,可以对采集到的数据进行平均处理,再计算光斑质心位置。

  (4)同样以 CCD 作为光电探测器为例,合理选择积分时间能够一定程度上避免部分背景光的干扰效果,过滤掉部分衍射光,从而提高光电自准直仪的测量精度。

  除此以外,如果条件允许,尽量保证室内测量、增加遮光板制造密闭环境等也能一定程度上避免背景光的干扰;另一方面,光电自准直仪的制造过程中,精密的工艺、选材、灌胶、顶丝等都可以一定程度提高测量的精度。

  总而言之,面对背景光干扰时,单一的抗干扰方式起到的效果都是有限的,要根据不同环境采取不同的抗干扰方法,才能大程度提高光电自准直仪的测量精度。




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