专利名称：转动角度的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量转动角度的测量方法。
背景技术：
高精度的小角度测量在机器人、自动加工、仪器标定和自适应控制等很多光学领域都具有重要意义。传统的角度测量方法主要有自准直仪和干涉仪法。虽然这两种方法都提供高的测量精度，但基于其原理开发的仪器体积庞大，成本较高，并且很难将这两种仪器与其它在线测量仪器融合使用，从而限制了其应用范围。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种结构简单、成本低、应用范围更广的转动角度的测量方法。一种转动角度的测量方法，包括以下步骤:步骤S10，提供一测量转动角度的测量装置，包括一半外腔激光器、激光回馈单元以及一数据采集与处理系统；所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光轴线依次共轴设置；所述激光回馈单元包括一双折射元件以及一外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的光路依次间隔设置，以将从输出腔镜输出的激光反射回半外腔激光器形成激光回馈并从高反腔镜输出；所述数据采集与处理系统包括一光电探测器，所述光电探测器设置于所述从高反腔镜输出的激光的光路上，以探测输出的激光强度的变化；步骤S11，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；步骤S12，将待测样品与所述双折射元件固定连接；步骤S13，以垂直于输出激光方向的轴线为旋转轴转动所述待测样品，旋转角度为Θ，所述待测样品带动所述双折射元``件共同转动；步骤S14，驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器输出激光的轴线往复运动，通过偏振跳变点获得在Θ角度下产生的位相延迟δ的大小，并得到所述转动角度Θ的大小:
权利要求
1.一种转动角度的测量方法，包括以下步骤: 步骤S10，提供一测量装置，包括一半外腔激光器、激光回馈单元以及一数据采集与处理系统； 所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光轴线依次共轴设置； 所述激光回馈单元包括一双折射元件以及一外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的光路依次间隔设置，以将从输出腔镜输出的激光反射回半外腔激光器形成激光回馈并从高反腔镜输出； 所述数据采集与处理系统包括一光电探测器，所述光电探测器设置于所述从高反腔镜输出的激光的光路上，以探测输出的激光强度的变化； 步骤SI I，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模； 步骤S12，将待测样品与所述双折射元件固定连接； 步骤S13，以垂直于输出激光方向的轴线为旋转轴转动所述待测样品，旋转角度为Θ，所述待测样品带动所述双折射元件共同转动； 步骤S14，驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器输出激光的轴线往复运动，通过偏振跳变点获得在Θ角度下产生的位相延迟δ的大小，并得到所述转动角度Θ的大小:
2.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述双折射元件具有相对平行的两个平面，所述激光器输出的激光沿所述平面的法线入射。
3.如权利要求2所述的转动角度的测量方法，其特征在于，转动待测样品前，所述双折射元件的光轴平行于所述平面，且与所述输出激光的偏振方向一致。
4.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，通过一外腔压电陶瓷与所述外腔平面反射镜相连，并驱动所述外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的方向往复运动。
5.如权利要求4所述的转动角度的测量方法，其特征在于，通过分析光电探测器得到从所述高反腔镜输出的激光强度的变化得到多个偏振跳变点。
6.如权利要求5所述的转动角度 的测量方法，其特征在于，所述外腔压电陶瓷输入的电压为三角波电压，驱动所述半外腔平面反射镜的往复运动。
7.如权利要求5所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述待测样品的位相延迟通过以下公式计算:
8.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述待测样品通过粘帖的方式与所述双折射元件固定连接，待测样品与所述双折射元件共同旋转相同的角度。
9.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述待测样品的旋转轴位于所述半外腔激光器输出激光的光路上，且垂直于所述输出激光。
10.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，旋转Θ后，所述激光从初始状态时的沿所述双折射元件的平面的法线方向入射，改变为与所述平面的法线呈Θ角入射所述双折射元件表面。
全文摘要
本发明提供一种转动角度的测量方法，包括以下步骤半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；将待测样品与所述双折射元件固定连接，所述待测样品带动所述双折射元件共同转动；转动所述待测样品及所述双折射元件，使所述双折射元件以垂直于输出激光方向的轴线为旋转轴旋转角度θ；驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器输出激光的轴线往复运动，计算在θ角度下产生的位相延迟δ的大小，并进一步计算出所述转动角度θ的大小。
文档编号G01B11/26GK103185550SQ201310079648
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者张书练, 陈文学, 谈宜东 申请人:清华大学