鄒 韻， 朱運(yùn)東，2*， 王勁松，2

（1. 長(zhǎng)春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2. 長(zhǎng)春理工大學(xué)中山研究院，廣東 中山 528437）

1 引 言

隨著光學(xué)成像技術(shù)的不斷發(fā)展，光電系統(tǒng)的構(gòu)成也逐步趨于多樣化、復(fù)雜化［1-2］?，F(xiàn)今多傳感器光電系統(tǒng)將激光測(cè)距、紅外成像、電視跟瞄等技術(shù)相結(jié)合并快速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，提升了武器裝備在作戰(zhàn)和生存方面的能力，在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上扮演著必不可少的角色［3］。多傳感器光電系統(tǒng)光譜幾乎覆蓋了從可見(jiàn)光到紅外波段的全部范圍［4］，具有多譜段觀瞄、跟蹤、發(fā)射和接收多個(gè)光路子系統(tǒng)，這些光路的軸線要求保持一致，否則會(huì)嚴(yán)重影響目標(biāo)探測(cè)和定位的準(zhǔn)確性，進(jìn)而降低目標(biāo)打擊的精度［5］。因此保證多傳感器光電系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)軸間一致性就顯得尤其重要［6-8］。在多傳感器光電系統(tǒng)生產(chǎn)和使用過(guò)程中，必須對(duì)其進(jìn)行光軸一致性檢測(cè)和調(diào)校。

近年來(lái)，人們?cè)诙鄠鞲衅鞴怆娤到y(tǒng)光軸一致性問(wèn)題方面展開(kāi)了廣泛研究。肖作江［9］等人利用離軸拋物鏡，對(duì)光學(xué)瞄具紅外、白光瞄準(zhǔn)軸以及激光發(fā)射軸三軸一致性檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究；賈文武［10］等人針對(duì)經(jīng)緯儀提出了一種能夠滿足靶場(chǎng)使用需求的光軸平行性檢方法；黃富瑜［11］等人采用光軸平移設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)大跨度范圍內(nèi)光軸平行性檢測(cè)；張洋［12］通過(guò)CCD 相機(jī)對(duì)激光輻射光斑進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，針對(duì)機(jī)載光電觀瞄系統(tǒng)中紅外瞄準(zhǔn)線與激光輻射軸的視軸偏差角進(jìn)行測(cè)試；以色列CI 公司［13］的O-AWBS 武器軸線檢測(cè)系統(tǒng)采用相交校靶法實(shí)現(xiàn)大跨度檢測(cè)，適用于野外檢測(cè)。上述現(xiàn)有軸一致性檢測(cè)方法，其檢測(cè)光譜波段范圍較為局限且檢測(cè)波段不連續(xù)，或需要在特定條件下、針對(duì)特定類型的光電設(shè)備光軸進(jìn)行檢測(cè)，通用性不好。為解決此問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種基于光路切換和光熱轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)思想的寬光譜多傳感器軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)。推導(dǎo)了光軸一致性檢測(cè)模型，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析了檢測(cè)系統(tǒng)精度，能夠?yàn)槎喙庾V多傳感器光電系統(tǒng)的軸一致性檢測(cè)提供通用的檢測(cè)和調(diào)校手段。

2 軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)檢測(cè)原理

寬光譜多傳感器軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱為檢測(cè)系統(tǒng)或系統(tǒng)）可以對(duì)具有可見(jiàn)光到紅外波段的多光譜多傳感器系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱為被測(cè)品）中的光路子系統(tǒng)進(jìn)行光軸一致性檢測(cè)，其系統(tǒng)組成如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)檢測(cè)原理圖Fig.1 System detection schematic diagram

檢測(cè)系統(tǒng)中包含反射式平行光管、光源及探測(cè)器組件以及被測(cè)品后方的可見(jiàn)光CCD 相機(jī)，并由上位機(jī)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。其中反射式平行光管包含主鏡及次鏡兩部分；光源及探測(cè)器組件中包含黑體和可見(jiàn)-近紅外光源、可見(jiàn)-近紅外靶標(biāo)、光熱轉(zhuǎn)換靶材以及在不同波段下工作的探測(cè)器；被測(cè)品后方的可見(jiàn)光CCD 相機(jī)用于觀察被測(cè)品目視鏡視場(chǎng)內(nèi)的場(chǎng)景。

在主鏡后方，通過(guò)分光鏡及可移動(dòng)的平面反射鏡將主鏡后的光路分成四個(gè)路徑。其中，光路1 由系統(tǒng)內(nèi)置黑體提供紅外光光源，光路4 提供可見(jiàn)-近紅外光源，兩個(gè)光源均可將光源前置標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)圖像投射到被測(cè)品的光學(xué)成像系統(tǒng)中；光路2 和光路3 通過(guò)不同工作波段的探測(cè)器，采集被測(cè)品所發(fā)出的不同波段激光的光斑圖像信息。平面反射鏡的移動(dòng)是通過(guò)上位機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，反射鏡可以根據(jù)檢測(cè)需要在導(dǎo)軌上進(jìn)行位置移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的光路切換。

由于長(zhǎng)波紅外探測(cè)器工作波段為8~14 μm，無(wú)法直接采集其他波段范圍內(nèi)的激光，因此在像面處放置光熱轉(zhuǎn)換靶材，將短波長(zhǎng)的光斑轉(zhuǎn)換為熱斑，使用長(zhǎng)波紅外探測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)各波段激光光斑圖像采集。鍺玻璃作為紅外玻璃，具有折射率和色散熱變化小的特點(diǎn)，可以用作光熱轉(zhuǎn)換靶材的基體材料。硫化銅作為光熱轉(zhuǎn)換材料，在808 nm 激光照射下，幾秒內(nèi)能夠迅速升溫至100 ℃，具有明顯的光熱升溫效果［14］。因此，選擇鍍有硫化銅的鍺玻璃作為光熱轉(zhuǎn)化靶材，能夠有效地?cái)U(kuò)大系統(tǒng)光譜檢測(cè)范圍，實(shí)現(xiàn)單探測(cè)器的多譜段檢測(cè)。

在對(duì)被測(cè)品進(jìn)行檢測(cè)之前，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始標(biāo)定，以某一光路為基準(zhǔn)軸，對(duì)其他光路進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定，并將標(biāo)定坐標(biāo)記為系統(tǒng)基準(zhǔn)軸坐標(biāo)，完成對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的初始標(biāo)定。

檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)被測(cè)品中觀瞄、跟蹤光路子系統(tǒng)光軸進(jìn)行檢測(cè)，即模擬無(wú)窮遠(yuǎn)標(biāo)準(zhǔn)靶標(biāo)圖像信息的投射系統(tǒng)；同時(shí)也可對(duì)被測(cè)品所發(fā)出的激光光軸進(jìn)行檢測(cè)，即作為激光接收系統(tǒng)進(jìn)行圖像輸出。

（1）觀瞄、跟蹤光路子系統(tǒng)光軸檢測(cè)

以紅外光軸作為檢測(cè)過(guò)程基準(zhǔn)軸為例，首先將被測(cè)品紅外光軸對(duì)向平行光管焦面位置處的分劃，使得被測(cè)品基準(zhǔn)軸瞄準(zhǔn)紅外分劃中心；然后將被測(cè)品切換到可見(jiàn)光觀瞄狀態(tài)，通過(guò)放置在被測(cè)品后方的可見(jiàn)光CCD 相機(jī)拍攝目視鏡視場(chǎng)內(nèi)的景象，通過(guò)上位機(jī)對(duì)圖像中被測(cè)品瞄準(zhǔn)分劃的坐標(biāo)值進(jìn)行判讀；系統(tǒng)將所讀取坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得出被測(cè)品紅外光軸與可見(jiàn)光光軸的偏差。

（2）激光光軸檢測(cè)

將被測(cè)品放置好并固定，被測(cè)品向檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)射激光，通過(guò)主次鏡照射到光熱轉(zhuǎn)化靶材上形成熱斑，或照射到可見(jiàn)光-近紅外靶標(biāo)上，光斑可被長(zhǎng)波紅外探測(cè)器、可見(jiàn)-近紅外探測(cè)器或短波紅外探測(cè)器采集生成光斑圖像，隨后通過(guò)上位機(jī)對(duì)激光光斑位置進(jìn)行判讀，得到光斑灰度重心的坐標(biāo)值；將所讀取坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得出激光光軸的偏差。進(jìn)而可以獲取任意兩光軸之間的夾角大小。

2.2 軸一致性?shī)A角計(jì)算

軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)各部分組件安裝調(diào)試完成后，將各子系統(tǒng)與上位機(jī)相連。系統(tǒng)各部分組件基本保持水平位置，保證各系統(tǒng)組件之間的中心高度一致，確保系統(tǒng)光束按照預(yù)定路線傳輸。當(dāng)被測(cè)品位置固定好后，以紅外光軸作為檢測(cè)過(guò)程基準(zhǔn)軸為例，按照2.1 節(jié)中所描述的系統(tǒng)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行操作，可以依次得到被測(cè)品可見(jiàn)光光軸坐標(biāo)、可見(jiàn)-近紅外激光光斑坐標(biāo)、短波紅外激光光斑坐標(biāo)以及長(zhǎng)波紅外激光光斑坐標(biāo)。

如圖2 所示，展示了任意兩光軸光斑在空間中的投影模型，圖中A(xa，ya)，B(xb，yb)為任意兩光軸光斑的坐標(biāo)位置，根據(jù)光斑坐標(biāo)位置信息可計(jì)算任意兩光軸之間夾角θ，如式（1）所示：

圖2 激光光斑空間投影模型圖Fig.2 Laser spot space projection model

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)

寬光譜多傳感器軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)要求，確定合適的初始結(jié)構(gòu)，并結(jié)合檢測(cè)系統(tǒng)具有多個(gè)光路的特點(diǎn)，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)及像質(zhì)評(píng)價(jià)分析。

表1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1 Optical system design parameters

寬光譜軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)基于經(jīng)典卡塞格林反射式系統(tǒng)，其主鏡為拋物面，次鏡為雙曲面，能夠完全校正球差。使用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX進(jìn)行像差校正和系統(tǒng)優(yōu)化，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，設(shè)置相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)總焦距為4 800 mm，主鏡焦距為1 200 mm，主鏡直徑考慮結(jié)構(gòu)裝夾因素而設(shè)定為610 mm，系統(tǒng)總光譜波段范圍為0.4~14 μm，主波長(zhǎng)設(shè)為632.8 mm。

由于系統(tǒng)具有多個(gè)連續(xù)的工作波段，因此需要采用分光鏡和反射鏡進(jìn)行光路結(jié)構(gòu)組合，以實(shí)現(xiàn)不同波段范圍的光學(xué)功能。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，將系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)細(xì)化為四種。圖3 展示了該系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖，并使用不同顏色表示系統(tǒng)在不同工作波段下的光路結(jié)構(gòu)( 彩圖見(jiàn)期刊電子版）。

圖3 軸一致性檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of axis consistency detection optical system

在對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成后，還需進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行像質(zhì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量的最佳集中，確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸較小。圖4~圖6為系統(tǒng)在長(zhǎng)波、中波、可見(jiàn)-近紅外以及短波紅外波段范圍內(nèi)的MTF 圖及點(diǎn)列圖，圖7 為垂軸像差圖，從這些圖中可以看出，系統(tǒng)在不同波段下的RMS 彌散斑直徑均在9 μm 以下，表明該系統(tǒng)的能量集中度較好。

圖4 長(zhǎng)波紅外的MTF 和點(diǎn)列圖Fig.4 MTF and spot diagram of long-wave infrared

圖5 中波紅外的MTF 和點(diǎn)列圖Fig.5 MTF and spot diagram of mid-wave infrared

圖6 可見(jiàn)-近紅外及短波紅外的MTF 和點(diǎn)列圖Fig.6 MTF and spot diagram of visible-near infrared and shortwave infrared

圖7 垂軸像差圖Fig.7 Vertical axis aberration diagram

3.2 檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在上述系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，完成平行光管的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括主次鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，光源及探測(cè)器組件光學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)，并完成了系統(tǒng)的整體搭建。軸對(duì)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖8 所示。

圖8 軸對(duì)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)Fig.8 Overall structure of the axis alignment test system

3.2.1 主鏡及支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

選用微晶玻璃作為主鏡設(shè)計(jì)材料，以滿足機(jī)械加工強(qiáng)度和低熱膨脹系數(shù)的需求。主鏡為反射鏡，放置于光軸水平位置，采用多點(diǎn)側(cè)面支撐技術(shù)來(lái)提供機(jī)械支撐。這種支撐方式將支撐力作用于反射鏡側(cè)面下端，并通過(guò)側(cè)支撐桿連接兩個(gè)保護(hù)托塊，起到托舉主鏡的作用。保護(hù)托塊與主鏡之間使用軟墊片，以確保兩者不直接接觸。在此基礎(chǔ)上，反射鏡頂端增加了一個(gè)頂支撐，由支撐桿連接支撐背板，并與固定在主鏡室上的支撐座相連。同時(shí)，在主鏡正反兩面均有均布的六個(gè)支撐點(diǎn)，用于軸向支撐并提供輔助支撐。主鏡的支撐結(jié)構(gòu)如圖9 所示。

圖9 主鏡支撐三維結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Three-dimensional structure of primary mirror support

3.2.2 次鏡及支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

次鏡為“蘑菇型反射鏡”，通過(guò)四翼梁將次鏡座與次鏡室外框連接固定，使用聚氨酯橡膠黏合劑將次鏡鏡片與次鏡座相連。與機(jī)械緊固方式相比，該結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布更均勻，具有一定的柔性。因檢測(cè)系統(tǒng)的工作環(huán)境為室內(nèi)，聚氨酯橡膠黏合劑是較為適宜的選擇。次鏡座中配備有三維位移臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)次鏡的三維調(diào)節(jié)。次鏡支撐的三維結(jié)構(gòu)圖如圖10 所示。

圖10 次鏡支撐三維結(jié)構(gòu)圖Fig.10 Three-dimensional structure of mirror support

3.2.3 光源及探測(cè)器組件

在軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)中，探測(cè)器組件作為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能的重要組成，其主要由光源組件（包含黑體及可見(jiàn)光光源）、可見(jiàn)-近紅外探測(cè)器、短波紅外探測(cè)器、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器構(gòu)成。圖11 展示了光源及探測(cè)器組件光學(xué)平臺(tái)結(jié)構(gòu)分布情況。從圖中可以看出，兩個(gè)平面反射鏡分別固定在導(dǎo)軌上，并可通過(guò)上位機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行位置移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的光路切換，滿足系統(tǒng)在不同波段范圍下的檢測(cè)要求。

圖11 光源及探測(cè)器組件光學(xué)平臺(tái)分布Fig.11 Optical platform distribution of light source and detector

系統(tǒng)采用溴鎢燈作為可見(jiàn)光光源，用于照亮分劃板，溴鎢燈波長(zhǎng)范圍相對(duì)較廣，約為320~2 500 nm，能夠滿足系統(tǒng)需求?？梢?jiàn)光光源模塊及分劃板整體支撐結(jié)構(gòu)如圖12 所示。光源模塊中含有能夠沿光軸方向移動(dòng)的透鏡組，通過(guò)凸透鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的聚焦，從而增強(qiáng)照明效果。

圖12 可見(jiàn)光光源模塊三維模型Fig.12 Three-dimensional model of visible light source module

在長(zhǎng)波紅外像面放置鍍有硫化銅的鍺玻璃基體作為光熱轉(zhuǎn)換靶材，能夠滿足寬光譜工作需要，激光等光斑照射到靶材上以熱斑的形式展現(xiàn)，便于長(zhǎng)波紅外探測(cè)器準(zhǔn)確讀取光斑位置坐標(biāo)。光熱轉(zhuǎn)化靶材支撐固定結(jié)構(gòu)如圖13 所示。

圖13 光熱轉(zhuǎn)化靶材支撐結(jié)構(gòu)Fig.13 Supporting structure of photothermal conversion target

4 系統(tǒng)精度分析

精度是精密測(cè)量?jī)x器最為關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)之一，在對(duì)軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)的總體精度分析時(shí)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

4.1 角度測(cè)量誤差

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可利用提取激光光斑中心位置的方法來(lái)計(jì)算角度測(cè)量誤差。根據(jù)光軸偏角計(jì)算公式，結(jié)合光斑中心提取誤差σθ（約±2 pixel），即可得到由光斑中心提取引起的角度測(cè)量誤差值：

4.2 反射鏡平行性誤差

檢測(cè)系統(tǒng)中存在平面反射鏡，由于工藝水平限制，分光鏡與平面反射鏡之間存在平行性誤差，但可將其控制在10″之內(nèi)，即u21=10″。平面反射鏡安裝在導(dǎo)軌上，由于導(dǎo)軌的平行度為0.1/3 000 mm，即導(dǎo)軌平行度u22≈6.84″，因此反射鏡平行性誤差為：

4.3 對(duì)準(zhǔn)誤差

軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)中。針對(duì)可見(jiàn)光源目標(biāo)的對(duì)準(zhǔn)方式采用目視瞄準(zhǔn)，但該方式會(huì)引入對(duì)準(zhǔn)部分對(duì)準(zhǔn)誤差。由于人眼進(jìn)行交叉對(duì)準(zhǔn)時(shí)的極限分辨角為θ′=60″，瞄準(zhǔn)系統(tǒng)放大倍率為Γ，當(dāng)Γ=8 時(shí)瞄準(zhǔn)軸的對(duì)準(zhǔn)誤差為：

4.4 焦距誤差

通常情況下，對(duì)于焦距較長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)，可選用精密測(cè)角法對(duì)系統(tǒng)焦距進(jìn)行測(cè)量，使用經(jīng)緯儀對(duì)系統(tǒng)焦距進(jìn)行測(cè)量。如圖14 所示在測(cè)量系統(tǒng)焦距時(shí)，在主鏡前方放置玻羅板，通過(guò)次鏡后方放置的經(jīng)緯儀對(duì)系統(tǒng)焦距進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 焦距測(cè)試結(jié)果Tab.2 Focal length test results

圖14 系統(tǒng)焦距測(cè)量實(shí)物圖Fig.14 Physical image of system focal length measurement

由此可得，由于焦距測(cè)量誤差所引起的測(cè)量角度誤差大小為：

4.5 檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差

由于上述誤差之間相互獨(dú)立，因此可以計(jì)算出檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量總誤差為：

根據(jù)國(guó)軍標(biāo)要求，對(duì)于測(cè)角類光電裝備，其光軸平行性誤差的最高要求是15′［15］，本系統(tǒng)最大測(cè)量誤差為17.24″，因此該系統(tǒng)具有較高的檢測(cè)精度。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

5.1 導(dǎo)軌往返運(yùn)動(dòng)對(duì)坐標(biāo)判讀的影響

為了判斷導(dǎo)軌運(yùn)行過(guò)程對(duì)系統(tǒng)坐標(biāo)讀取準(zhǔn)確度的影響，如圖15 所示，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)使得導(dǎo)軌在可見(jiàn)光及短波紅外探測(cè)器之間（即A，B位置間）往返運(yùn)動(dòng)，依次讀取光斑位置坐標(biāo)信息，進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，每組往返十次。表3 展示出一組光斑坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，并求得坐標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差均小于0.01 mrad，因此導(dǎo)軌運(yùn)行過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)精度影響可以忽略不計(jì)。

表3 導(dǎo)軌往返運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)Tab.3 Coordinates of reciprocating motion of the guide rail

圖15 導(dǎo)軌往返運(yùn)動(dòng)位置圖Fig.15 Diagram of reciprocating motion positions of the guide rail

5.2 系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度

將指示激光器位置固定，在其前方放置光楔，如圖16 所示，通過(guò)上位機(jī)讀取放置光楔后的光斑坐標(biāo)，與未放置光楔時(shí)的光斑坐標(biāo)對(duì)比計(jì)算坐標(biāo)移動(dòng)量，并將移動(dòng)量與光楔偏光角相對(duì)比計(jì)算相對(duì)誤差。

圖16 測(cè)量準(zhǔn)確度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)Fig.16 Experimental measurement accuracy detection

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4 所示，其中光楔1 的楔角為0.083°，光楔2 楔角為0.333°。

表4 測(cè)量準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)值Tab.4 Experimental coordinate values of measurement accuracy

通過(guò)計(jì)算可以得出，光楔1與光楔2的坐標(biāo)移動(dòng)量與光楔偏光角的相對(duì)誤差分別為1.30%,0.96%，均小于1.5%，滿足儀表精度1.5級(jí)的要求[16]。

6 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一套寬光譜多傳感器軸一致性檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)0.4~14 μm 波段光譜范圍的檢測(cè)；通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換元件和光路切換機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)單探測(cè)器的多譜段檢測(cè)，避免工作波段發(fā)生變化時(shí)更換探測(cè)器的復(fù)雜步驟，提高系統(tǒng)檢測(cè)靈活性的同時(shí)大幅降低系統(tǒng)成本。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)誤差分析，最大測(cè)量誤差為0.1 mrad，精度可滿足當(dāng)前絕大部分光電裝備的軸一致性檢測(cè)要求，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性。