本發(fā)明涉及高精度的系統(tǒng)精度測(cè)量，具體涉及一種光斑質(zhì)心提取精度的測(cè)量，可用于空間激光通信的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中跟瞄精度的測(cè)試以及相應(yīng)系統(tǒng)的集成和裝調(diào)。

背景技術(shù)：
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衛(wèi)星激光通信的核心技術(shù)是捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)技術(shù)，而微弧度量級(jí)的跟瞄技術(shù)為其中的難點(diǎn)。一套衛(wèi)星激光通信端機(jī)研制成功以后，在正式發(fā)射之前要對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，其中端機(jī)的信標(biāo)光斑質(zhì)心提取精度是重要的指標(biāo)。然而存在以下問(wèn)題導(dǎo)致難以測(cè)量其信標(biāo)光斑質(zhì)心提取的精度：

1.一般的衛(wèi)星端機(jī)的信標(biāo)光斑質(zhì)心提取精度要達(dá)到亞微弧度水平，根據(jù)測(cè)試的原則，質(zhì)心提取精度的測(cè)試裝置的精度要達(dá)到1urad以內(nèi)，這給測(cè)試裝置提出了很高的要求。

2.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)試平臺(tái)本身存在十幾乃至幾十urad量級(jí)的不規(guī)則振動(dòng)，對(duì)于要測(cè)量亞微弧度量級(jí)的光斑質(zhì)心提取精度，此不規(guī)則振動(dòng)會(huì)給測(cè)量系統(tǒng)的引入極大的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了位移高頻調(diào)制的方法，由激光器、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的快速反射鏡、平行光管等模擬產(chǎn)生遠(yuǎn)距離的高頻率小幅度的光源位移，而光源位移幅值和頻率是事先設(shè)置好的，再由光斑質(zhì)心提取系統(tǒng)對(duì)其探測(cè)，探測(cè)所得的數(shù)據(jù)由工作計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理即可獲得待測(cè)光斑質(zhì)心的提取精度。

本發(fā)明一種高精度的光斑質(zhì)心提取精度的測(cè)量裝置包括：平行光管1，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2，反射鏡3，激光器4以及工作計(jì)算機(jī)5。

所述的測(cè)量裝置放置在穩(wěn)定平臺(tái)上，并與穩(wěn)定平臺(tái)剛性連接；所述的平行光管1光軸與待測(cè)系統(tǒng)光軸等高且處于同一直線上；所述的激光器4發(fā)出的光經(jīng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)的反射鏡3反射進(jìn)入平行光管1，由平行光管1模擬出平行光束，待測(cè)系統(tǒng)接收平行光，將其在系統(tǒng)中形成光斑質(zhì)心信息后傳輸給工作計(jì)算機(jī)5，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的驅(qū)動(dòng)生成的反射鏡3的擺動(dòng)信息同時(shí)傳輸給工作計(jì)算機(jī)5，最后由工作計(jì)算機(jī)5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出待測(cè)系統(tǒng)的光斑質(zhì)心提取精度。

光斑質(zhì)心提取精度的測(cè)量方法的測(cè)量步驟如下：

1)精確高頻位移的生成：使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)反射鏡3生成頻率為X的高頻擺動(dòng)角θ，激光器4光發(fā)射端離反射鏡3距離為L(zhǎng)，可生成精確的頻率為X的高頻線位移2θL；

2)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理：在工作計(jì)算機(jī)5中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)的反射鏡3生成的模擬光源的位移與時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，與待測(cè)系統(tǒng)對(duì)此位移的探測(cè)所得的位移與時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)所得的差值進(jìn)行評(píng)估，得到待測(cè)系統(tǒng)的靈敏度和精度。

本發(fā)明有如下有益效果：

1.壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器高頻特性好，執(zhí)行精度高，使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的發(fā)射鏡作為精確um量級(jí)位移的生成源，可生成高精度、高頻率的反射鏡擺動(dòng)，復(fù)合測(cè)試系統(tǒng)精度需求。

2.高頻的精確的微量級(jí)位移與測(cè)試平臺(tái)的低頻不規(guī)則擾動(dòng)在頻域上區(qū)分開(kāi)來(lái)，能夠有效地減小測(cè)試平臺(tái)的不規(guī)則擾動(dòng)對(duì)測(cè)試精度的影響。

3.系統(tǒng)集成性較高，具有高性能，高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明：

圖1是光斑質(zhì)心提取精度的測(cè)試系統(tǒng)原理圖。圖中：1.平行光管；2.壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器；3.反射鏡；4.激光器；5.工作計(jì)算機(jī)。

圖2是壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)源，結(jié)合激光器和反射鏡，生成高頻的精確位移信息。

圖3是壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)反射鏡的擺動(dòng)曲線。

圖4是系統(tǒng)模擬生成的高頻的微位移。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明：

本發(fā)明一種高精度的光斑質(zhì)心提取精度的測(cè)量方法的裝置如附圖1所示，使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)反射鏡生成高頻的擺動(dòng)，如附圖2所示，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器選用PI公司生產(chǎn)的S220.8SL系列，其機(jī)械偏角范圍為±5mrad,執(zhí)行分辨率在1urad以下。激光器發(fā)射的光束經(jīng)過(guò)2cm的光程后到達(dá)反射鏡，反射鏡的擺動(dòng)信息如圖3所示，頻率為100Hz，擺動(dòng)最大角度為25urad，模擬產(chǎn)生了光源的線位移如圖4所示，線位移大小為1um，頻100Hz，經(jīng)過(guò)17m的平行光管后，模擬產(chǎn)生0.058urad的100Hz光源角振動(dòng)，如圖1所示，由與平行光管中心軸線重合的待測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)，所探測(cè)的光斑質(zhì)心信息同模擬出的光源的微位移信息傳入工作計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而得出靜態(tài)條件下待測(cè)系統(tǒng)的光斑質(zhì)心提取精度。