非機(jī)械式光束掃描方法的研究.pdf

1、掃描測量是實(shí)現(xiàn)高精度幾何量測量的一種基本手段,然而,這種掃描裝置一個(gè)先天的缺陷就是由于存在機(jī)械掃描裝置,因而會(huì)存在磨損、振動(dòng)、易受溫度影響等問題。針對這一問題,本課題研究了兩種非機(jī)械光束掃描的方法,分別是基于光學(xué)相控技術(shù)的光束掃描方法和基于聲光偏轉(zhuǎn)技術(shù)的光束掃描方法。這二種方法均具有原理上的優(yōu)勢,消除了旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)在測量精度、可控性、穩(wěn)定性等方面固有的缺陷。
　　光學(xué)相控技術(shù)是一種新型的電光式掃描技術(shù),具有掃描速度快、隨機(jī)存取、性

2、能穩(wěn)定、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。本文在介紹了傳統(tǒng)的光束掃描方法后,提出了光學(xué)控陣掃描的方法。首先介紹了光學(xué)相控陣的發(fā)展史,然后講述了規(guī)則光學(xué)相控陣的基本原理。規(guī)則光學(xué)相控陣的調(diào)制單元尺寸只能等于或小于入射光波長的一半,否則,將會(huì)出現(xiàn)伴隨光束,影響掃描光束的質(zhì)量。但是,調(diào)制單元太小,又會(huì)帶來一系列的問題,因此我們又研究了非規(guī)則光學(xué)相控陣,進(jìn)行了理論分析,給出了理論模型,在此基礎(chǔ)上,分析了等效非規(guī)則光學(xué)相控陣的原理。在非規(guī)則光學(xué)相控陣中,調(diào)制單元的

3、大小將不會(huì)再受到入射光波長的限制,可以比入射光波長大幾十倍甚至幾百倍。我們根據(jù)等效非規(guī)則光學(xué)相控陣的原理,提出了一種實(shí)現(xiàn)光束掃描的光學(xué)相控陣裝置,對它進(jìn)行了模型建設(shè)和理論分析,最后進(jìn)行了仿真。
　　最后,我們分析了基于聲光偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)光束掃描的方法。聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由聲光偏轉(zhuǎn)器以及與其匹配的射頻驅(qū)動(dòng)器組成,射頻驅(qū)動(dòng)器的目的在于提供給聲光偏轉(zhuǎn)器高頻的信號,加載到聲光偏轉(zhuǎn)器中的換能器上,換能器就會(huì)輸出與其頻率相同的超聲波,這個(gè)頻率的超聲波