专利名称：实现方位角度垂直传递的方法
技术领域：
本发明涉及一种保证上下两台无机械连接的设备间的水平方位同步技术，具体地说是一种实现方位角度垂直传递的方法。
方位角度垂直传递是指在位于不同水平面上的上下两台无机械连接的设备间实现水平方位同步。目前，这种技术主要用于军事目的，未见有关的报导。据说有采用大面阵CCD摄象及图象处理的方法来实现上下设备间的方位同步，但这种方法的缺点是设备的体积大，同步时间长，对上下设备间的平行度要求高。也有采用偏振光加电光调制的方法，其缺点是需要在电光晶体上加几千伏的高压，因而所需的设备较复杂，并对外会产生电磁干扰。
本发明的目的是提供一种同步精度较高、操作较简单的实现方位角度垂直传递的方法。
实现本发明目的的解决方案是所提供的实现方位角度垂直传递的方法如下1)将光源发出的光通过起偏器转换为线偏振光，2)用磁光调制器对上述线偏振光进行调制a、磁光调制器由磁旋光玻璃和外绕在该磁旋光玻璃上的通电线圈组成，b、在磁光调制器的通电线圈上加上一调制信号U，U＝U。sinωt，式中ω——角频率，t——时间，U。——幅值，c、让上述线偏振光通过磁光调制器的磁旋光玻璃，3)让上述经过调制后的线偏振光通过检偏器，再通过光电接收器转换为电信号，4)将上述电信号送至选频放大器，5)旋转上述检偏器，当选频放大器检测不到频率等于前述调制频率的信号时上述检偏器的方位角度即与起偏器的方位角度相等。
本发明利用线偏振光的物理学特性来实现方位角度的垂直传递，从而保证上下设备或仪器间的方位同步。本发明具有上下设备或仪器的安装精度要求较低，反应速度较快，同步时间较短的优点。由于采用了磁光调制措施，将光强度测量转变为光频率测量，不但使方位传递精度有了较大提高，而且消除了大气扰动的干扰，降低了对使用环境的要求。另外，本发明所需的工作电压较低，不会对其他设备产生电磁干扰。
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的磁光调制原理图。
如图1所示普通光源1和起偏器——偏振片2装在上仪器中，磁光调制器3、检偏器——偏振片4、光电接收器5及选频放大器6等装在下仪器中。光源1发出的光通过偏振片2转换成线偏振光，如果再通过另一个偏振片4后，则通过的光通量φ为φ＝φ。COO2α，式中α——两偏振片透光轴间的夹角，φ。——幅值。所以当两个偏振片2、4相对转动时透光强度将随两偏振片透光轴夹角α的变化而变化。当α＝90°时，透光强度(即光通量)为零。通过检测透光强度的变化，可得知两偏振片所在的上下仪器的方位差值，根据该原理即可实现方位角度的垂直传递，保证下仪器的方位与上仪器同步，但这种方法的传递精度较低。为了达到高精度的方位传递，本发明在两偏振片2、4间的光路中加入一块磁旋光玻璃，磁旋光玻璃外绕通电线圈，施以交变磁场。磁旋光玻璃与外绕的线圈构成一个磁光调制器3。经调制的线偏振光通过检偏器——偏振片4后被光电接收器5接收，并转换成电信号，然后送至选频放大器6。
磁光调制原理如图2所示。图中I——光强，θ——失调角，曲线M——光电接收器5所接的光强与失调角间的关系曲线。调制时给磁光调制器3的线圈加上一调制信号U＝U。sinωt(ω——角频率，t——时间，U。——幅值)，若检偏器4与起偏器2没有对准时，也就是系统处于非消光状态时(θ≠0)，如图中的A点或B点，光电接收器5的输出信号MA或MB的频率为调制频率的基频，根据输出信号是同相还是反相可判断系统偏离消光状态的方向。将输出信号送至同步机构的驱动装置，驱动下仪器转动，直至上下仪器方位一致。当上下仪器方位一致时，即检偏器4与起偏器2对准时，系统处于消光状态(θ＝0)，如图的C点，光电接收器5的输出信号MC的频率为调制频率的二倍频。在实际操作时，是通过选频放大器6检测有无频率等于调制基频的信号来判断上下仪器的方位是否一致。
实例上仪器与下仪器位于两个不同的水平面上，上仪器中装有光源与起偏器，下仪器中装有磁光调制器、检偏器、光电接收器和选频放大器等。光源发出的光垂直于上仪器的水平方位。起偏器和检偏器采用格兰——泰勒棱镜，磁光调制器的磁旋光玻璃的维尔德常数为0.34～0.38，垂直传递距离为2.5～3m。经试验传递精度为10″，同步时间≤2min。
本发明不仅限于水平方位角度的传递，也可用于非水平方位角度的垂直传递。
权利要求
1.一种实现方位角度垂直传递的方法，其特征是1)将光源发出的光通过起偏器转换为线偏振光，2)用磁光调制器对上述线偏振光进行调制a、磁光调制器由磁旋光玻璃和外绕在该磁旋光玻璃上的通电线圈组成，b、在磁光调制器的通电线圈上加上一调制信号U，U＝U。sinωt，式中ω——角频率，t——时间，U。——幅值，c、让上述线偏振光通过磁光调制器的磁旋光玻璃，3)让上述经过调制后的线偏振光通过检偏器，再通过光电接收器转换为电信号，4)将上述电信号送至选频放大器，5)旋转上述检偏器，当选频放大器检测不到频率等于前述调制频率的信号时上述检偏器的方位角度即与起偏器的方位角度相等。
全文摘要
本发明涉及一种保证上下两台无机械连接的设备间的水平方位同步,实现方位角度垂直传递的方法。是将光源发出的光通过起偏器转换为线偏振光,再用磁光调制器进行调制,调制后的线偏振光通过检偏器被光电接收器转换为电信号,当选频放大器检测不到频率等于前述调制频率的信号时上述检偏器的方位角度即与起偏器的方位角度相等,从而实现了方位角度的垂直传递。
文档编号H04B10/10GK1361443SQ00135479
公开日2002年7月31日 申请日期2000年12月29日 优先权日2000年12月29日
发明者高立民, 马彩文, 董晓娜, 申小军 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所