一种大口径平行光管高低温下平行差的测量装置及方法与流程

本发明属于光学系统装调，涉及一种平行光管平行差的测量方法，具体涉及一种大口径平行光管高低温下平行差的测量装置及方法。

背景技术：

1、大口径平行光管是光机装调领域的一种重要设备，特别是在军用光电设备领域使用频率较高，通常作为一个无限远的目标源使用。军用光电设备使用环境极为复杂，环境温度从-55℃～+70℃，平行光管在如此宽的温度范围内较难保证出射光的平行差，这对平行光管的无热化设计及光机装调工艺提出了较高的要求，需要设计人员对光学玻璃、结构件的材料及结构进行多轮次的优化及迭代，也给光机装调带来了较大的困难。如何在高低温下测量大口径平行光管的平行差也是当前面临的一个比较棘手的问题，如图1所示，常规的测量方法为使用五棱镜和光电经纬仪测量，但是光电经纬仪在高温环境下本身会离焦所以无法满足在高低温下的测量要求，如果把五棱镜和光电经纬仪同时放置在高低温箱外则需要使用大范围的观察窗，观察窗在高低温环境下面型变化较大会对最终的测量结果影响较大，且也无法将该误差完好的校准掉，所以目前暂时没有较好的办法测量高低温下大口径平行光管平行差。

技术实现思路

1、为解决高低温下测量大口径平行光管平行差的难题，本发明的目的在于提出了一种大口径平行光管高低温下平行差的测量装置。

2、为了实现上述目的，本申请提供了如下技术方案，提供一种大口径平行光管高低温下平行差的测量装置，包括高低温箱、五棱镜、电动导轨、支撑平台、光电经纬仪、三脚架；

3、所述高低温箱设有观察窗；

4、支撑平台放置在高低温箱内；

5、所述电动导轨放置在支撑平台上垂直于高低温箱上的观察窗；

6、所述五棱镜放置在电动导轨上，所述五棱镜的两个测量表面分别朝向待测大口径平行光管和观察窗；

7、所述三脚架放置于高低温箱外侧；

8、所述光电经纬仪放置在三脚架上，并且所述光电经纬仪上的望远镜朝向观察窗。

9、本申请所提供的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，还具有这样的特征，所述电动导轨的工作温度范围为-55℃～+70℃，电动导轨的运动范围≥400mm。

10、本申请所提供的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，还具有这样的特征，所述五棱镜光路折转精度优于90°±2″。

11、本申请所提供的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，还具有这样的特征，所述五棱镜的中心位置与光电经纬仪望远镜的光轴对准，对准精度为φ2mm。

12、本申请所提供的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，还具有这样的特征，所述光电经纬仪的望远镜放大倍率大于或者等于30倍，角度测量精度优于2秒。

13、本发明的另一目的在于，提供一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，所述测量方法使用如前述任一项所述的大口径平行光管高低温下平行差测量装置，包括如下步骤：

14、s1：搭建大口径平行光管高低温下平行差测量装置，并在常温下打开高低温箱箱门；

15、s2：调整光电经纬仪、待测大口径平行光管以及五棱镜的位置关系，并记录光电经纬仪的方位读数a0；

16、s3：驱动电动导轨，带动五棱镜在待测大口径平行光管全口径范围内移动，使用光电经纬仪多次测量并记录大口径平行光管可见目标靶板方位移动最大变化量位置的方位读数a1、a2…an，其中n为测量次数；

17、s4：通过a0、a1、a2…an计算，得到待测大口径平行光管在常温下的平行差

18、s5：关闭高低温箱箱门后，重复步骤s2-s4，得到引入高低温箱观察窗误差后的待测大口径平行光管平行差

19、s6计算得到高低温箱的观察窗所引入的测量偏差δ，

20、s7启动高低温箱，重复步骤s2-s4，得到不同温度下的初始平行光管待测大口径平行差dti，所述t为高低温箱的温度；

21、s8通过初始待测大口径平行光管平行差dti、偏差δ，计算得到在t温度下的待测大口径平行光管的平行差dtu，dtu＝dti-δ。

22、本发明所提供的大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，还具有这样的特征，所述搭建大口径平行光管高低温下平行差测量装置包括：

23、s1.1：将支撑平台放置到高低温箱中，所述高低温箱的前壁上设有观察窗；

24、s1.2：将待测大口径平行光管垂直于高低温箱左右侧壁放置在支撑平台上；

25、s1.3：放置电动导轨以及待测大口径平行光管，所述电动导轨垂直于观察窗放置，所述待测大口径平行光管放置在支撑平台上；

26、s1.4：将五棱镜放置在电动导轨上表面，五棱镜的两个工作面分别对准观察窗和待测大口径平行光管；

27、s1.5：将三脚架放置于高低温箱外侧，将光电经纬仪安装在三脚架上侧并固定，调整三脚架高度使光电经纬仪的望远镜通过观察窗对准五棱镜，所述望远镜的光轴与所述五棱镜的中心位置对准。

28、本发明所提供的大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，还具有这样的特征，所述s2包括：

29、调整光电经纬仪360°水平，通过调节方位及俯仰旋钮，将光电经纬仪十字分划线与平行光管可见目标靶板对准重合，并记录此时光电经纬仪方位读数为a0。

30、本发明所提供的大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，还具有这样的特征，所述s7包括：

31、s7.1：启动高低温箱并升温至待测温度t；

32、s7.2：保温一段时间，使得待测大口径平行光管的平行差在t温度稳定；

33、s7.3：重复步骤s2-s4，得到不同温度下的初始待测大口径平行光管平行差dti。

34、有益效果：

35、本申请所提供的大口径平行光管高低温下平行差测量装置。测试装置构成相对简单，能够较为准确的测量出大口径平行光管不同温度条件下的平行差。

技术特征：

1.一种大口径平行光管高低温下平行差的测量装置，其特征在于：包括高低温箱(5)、五棱镜(1)、电动导轨(2)、支撑平台(3)、光电经纬仪(6)、三脚架(7)；

2.根据权利要求1所述的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，其特征在于：所述电动导轨(2)的工作温度范围为-55℃～+70℃、运动范围≥400mm。

3.根据权利要求1所述的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，其特征在于：所述五棱镜(1)光路折转精度优于90°±2″。

4.根据权利要求1所述的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，其特征在于：所述五棱镜(1)的中心位置与所述光电经纬仪(6)的望远镜的光轴对准，对准精度为φ2mm。

5.根据权利要求1所述的一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置，其特征在于：所述光电经纬仪(6)的望远镜放大倍率大于或者等于30倍，角度测量精度优于2秒。

6.一种大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，其特征在于，所述测量方法使用如权利要求1-5任一项所述的大口径平行光管高低温下平行差测量装置，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，其特征在于，所述搭建大口径平行光管高低温下平行差测量装置包括：

8.根据权利要求6所述的大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，其特征在于，所述s2包括：

9.根据权利要求6所述的大口径平行光管高低温下平行差测量装置实现的高低温环境下平行差测量方法，其特征在于，所述s7包括：

技术总结
本申请提供了一种大口径平行光管高低温下平行差的测量装置及方法，属于光学系统装调技术领域，该装置包括高低温箱、五棱镜、电动导轨、支撑平台、光电经纬仪、三脚架；所述高低温箱设有观察窗；支撑平台放置在高低温箱内；所述电动导轨放置在支撑平台上垂直于高低温箱上的观察窗；所述五棱镜放置在电动导轨上，所述五棱镜的两个测量表面分别朝向平行光管和观察窗；所述三脚架放置于高低温箱外侧；所述光电经纬仪放置在三脚架上，并且所述光电经纬仪上的望远镜朝向观察窗。该测试装置构成相对简单，测试方法简单，能够较为准确的测量出大口径平行光管不同温度条件下的平行差。

技术研发人员：李红伟,梁家玮,李豪杰,王琦
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19