论文部分内容阅读
本论文通过理论分析光电自准直仪工作原理、国内外相关产品技术指标等,对其关键技术进行进一步研究,并设计了满足技术指标的光学系统,开展了光电自准直仪中的抗背景光干扰技术的研究,最终采用了两种不同的方法提高光电自准直仪在有背景光干扰情况下的测量精度,并做了相应的仿真模拟与实验测量。光电自准直仪是一种高精密小角度测量仪器,广泛应用于计量测量、科研生产与工业技术领域,国外一些产品的技术发展已经趋于成熟,而国内多数的光电自准直仪是基于国外先进仪器建立的,已经能够达到基本精度要求,多数在无干扰情况下使用时精度符合要求,但在受到太阳光、灯光等的干扰时,这些因素会导致光电自准直仪测量精度一定程度的下降,情况严重时甚至无法正常工作。因此研究光电自准直仪的抗干扰技术,提高光电自准直仪的抗干扰能力具有非常重要的意义。本论文的主要研究内容为:(1)介绍光电自准直仪的工作原理与关键技术,分析了不同光电自准直仪光学系统的特点,最终采用综合型光电自准直仪光学系统进行研究;(2)使用Zemax进行光学系统的设计与仿真,优化焦距和参数,得到测量精度为0.05″的光电自准直仪光学系统。分析了影响光电自准直仪测量精度的原因,针对外界因素中的背景光干扰,设计光学处理和信号处理两种解决方法;(3)光学处理方面,在光电自准直仪光学系统中加入600nm-650nm的窄带滤波片,使用Tracepro进行光路仿真,分析窄带滤波片对背景光的抑制能力。仿真数据结果表明,背景光抑制比提升了26.4%;信号处理方面,提出了基于背景光减除技术的光调制方法,并用LabVIEW编写数据处理软件,最后搭建实验平台,设计七组不同的对比实验,在300W氙灯背景光和室外自然阳光条件下进行对比实验,通过对比未采用光调制方法与采用光调制方法的光电自准直仪测量精度,发现后者精度明显高于前者,若不超过光电探测器的阈值,可以在背景光干扰的条件下正常使用。本论文设计的光电自准直仪系统符合测量精度要求,基于其光学系统提出的两种方法,可有效提高光电自准直仪在背景光干扰条件下的测量精度。