光電自準(zhǔn)直儀是一種精密的光學(xué)技術(shù)測量儀器,被廣泛應(yīng)用于小角度測量、平行和平直度測量、基準(zhǔn)臺平整情況測量、精密定位測量、小角度定位等方面,由于它擁有高精度、使用便捷等優(yōu)點,在精密測量領(lǐng)域占有重要的地位,是機械制造、航空航天、工業(yè)制造、科學(xué)研究等方面必不可少的測量儀器。
目前現(xiàn)有的光電自準(zhǔn)直儀抗干擾技術(shù)主要分為光學(xué)處理和信號處理兩個方面。
光學(xué)處理方式
?。?)在光電自準(zhǔn)直儀的設(shè)計過程中,使用設(shè)計軟件針對透鏡優(yōu)化、參數(shù)調(diào)整等,都可以增加光電自準(zhǔn)直儀的測量精度。
(2)窄帶濾波片的選取可以大幅度提升光電自準(zhǔn)直儀的測量精度。光電自準(zhǔn)直儀的信號光一般采用單色激光或者高精度 LED 光,其頻譜范圍很窄,而背景天光的一大特性就是頻譜范圍寬,選取恰當(dāng)波段的窄帶濾波片,可以較好地降低背景光干擾。
?。?)因為背景天光有較強的偏振特性,所以也可以根據(jù)背景天光和信號光的偏振特性選取偏振片進(jìn)行背景光過濾,但偏振濾波有時候會損失部分光強 。
?。?)相比較 LED 光源和普通激光光源,脈沖激光光源擁有更高的穩(wěn)定性,避免空氣干擾,光源質(zhì)量的提高可以一定程度提升光電自準(zhǔn)直儀的測量精度 。
信號處理方式
?。?)和偏振片相似,背景天光和信號光在頻率特性上也有所不同,根據(jù)二者的頻率特性,選擇高通、低通、帶通、帶阻濾波中合適的方式,從而允許一定頻率特性的信號光通過,阻擋其余的背景光,以此達(dá)到提高光電自準(zhǔn)直儀測量精度的目的。
?。?)在實際測量中,在安裝和調(diào)試儀器完畢后,可以先進(jìn)行一次無信號光的測量,根據(jù)測量結(jié)果得到背景光干擾的電流噪聲大小,此時在電路中加入同等大小的反偏電流,直到輸出電流為零,再加入信號光進(jìn)行實際的測量。此方法為一次性提高精度的方法,因為不同的環(huán)境下背景光不同,其產(chǎn)生的干擾電流也不同,如果采用反偏電流,就必須保證每次測量前都要進(jìn)行校對。
(3)除過采集過程中提高測量精度的方法外,在數(shù)據(jù)處理時也可以采用一定的算法,剔除數(shù)據(jù)中的干擾。例如在使用 CCD 作為光電探測器時,可以對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理,再計算光斑質(zhì)心位置。
?。?)同樣以 CCD 作為光電探測器為例,合理選擇積分時間能夠一定程度上避免部分背景光的干擾效果,過濾掉部分衍射光,從而提高光電自準(zhǔn)直儀的測量精度。
除此以外,如果條件允許,盡量保證室內(nèi)測量、增加遮光板制造密閉環(huán)境等也能一定程度上避免背景光的干擾;另一方面,光電自準(zhǔn)直儀的制造過程中,精密的工藝、選材、灌膠、頂絲等都可以一定程度提高測量的精度。
總而言之,面對背景光干擾時,單一的抗干擾方式起到的效果都是有限的,要根據(jù)不同環(huán)境采取不同的抗干擾方法,才能大程度提高光電自準(zhǔn)直儀的測量精度。