光学角度测量是高精度动态角度测量的一种有效的解决途径。对目前发展较快的几种角度测量的光学方法----圆光栅测角法、光学内反射小角度测量法、激光干涉测角法和环形激光测角法进行了详细的介绍,并且分别给出了每种方法的测量原理和发展现状,比较了各种方法的优缺点,给出了每种方法的应用场合和发展前景。光学角度测量技术引言 角度测量是几何量计量技术的重要组成部分,发展较为完备,各种测量手段的综合运用使测量准确度达到了很高的水平。角度测量技术可以分为静态测量和动态测量两种。对于静态测量技术来说,目前的主要任务集中在如何提高测量精度和测量分辨力上。随着工业的发展,对回转量的测量要求也越来越多,因此人们在静态测角的基础上,对旋转物体的转角测量问题进行了大量的研究,产生了许多新的测角方法。 光学角度测量技术圆光栅测角法 圆光栅是角度测量中常用的器件之一。作为角度测量基准的光栅可以用平均读数原理来减小由分度误差和安装偏心误差引起的读数误差,因此其准确度高、稳定可靠。但在动态测量时,在10r/s 的转速下,要想达到1’的分辨率都非常困难。目前我国的国家线角度基准采用64800线/周的圆光栅系统,分辨率为0.001’’,总的测量不确定度为0.05’’。该测量方法主要是在静态下的相对角度测量。英国国家物理实验室(NPL)的E W Palmer 介绍了一台作为角度基准的径向光栅测角仪,如图1所示,既可用于测角,又可用于标定。其原理是利用两块32400线的径向光栅安装在0.5r/s 的同一个轴套上,两个读数头一个固定,一个装在转台上连续旋转,信号间的相位差变化与转角成正比。仪器中用一个自准直仪作为基准指示器,可以测得角度,利用光栅细分原理可测360度范围内的任意角度,附加零伺服机构可以对转台进行实时调整,限制零漂。用干涉仪作为读数头,可进行高精度测量。按95%置信度水平确定其系统误差的不确定度为0.05’’