§1精密测角仪
三、JC-1型精密测角仪的单元技术
（一）空气静压轴承 在结构设计中采用双半球孔节流，背靠背结构形式增大了跨 距，两半球能自立，无干涉，空气轴承的运动和静止部分之间 被一层空气包围，摩擦系数极小，且动、静之间无变化，无低 速爬行。由于靠气膜而不是靠机械变形支撑，因此具有很高的 臵中性能，很适合作计量光栅的回转基准。 （二）角度基准器 一块 410m m 刻线129600条的圆光栅安装在空气轴承上，采用 平行光照明，提取以此相差 / 2 的四路正余弦信号，光栅误 差曲线经谐波分析后，认为选取八读数头系统较好，为了获
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二、JC-1型精密测角仪工作原理
JC-1型精密测角仪是我国自行设计。研制成功的新型动态 测角仪。该仪器在设计中采用积木式及结构，可进行多种组 合以满足测角、测量光学材料折射率、测量光栅分度元件的 刻划误差等的需要。该测角仪利用微机控制测角过程、修正 分度误差及进行数据处理；能自动寻找最小偏向角，以最小 偏向角法自动测量光学材料折射率，其功能如图3-1所示。 仪器主要由角度基准器、动态光电自准直仪、传动系统及 电器柜等组成，如图3-2所示。
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三、JC-1型精密测角仪的单元技术
（三）动态光电自准直仪 自准直仪是精密测角仪重要组成部分，其主要功能是：动态 自动取数，静态人工读数和接受谱线完成最小偏向角的测试。 动态测量---由平面反射镜返回的光线或光谱灯发出的单色 光经分束镜分成两部分，一部分成像在分划板上，完成目视测 量；另一路有两块直角棱镜等分成两部分，经两个狭缝分别有 两支R456光电倍增管转换成电信号，两信号具有一固定相位 差，经差分放大等电路处理后，给出一对称脉冲，以次脉冲提 取角度信息锁存、显示，完成动态测量，如图3-3所示。 用动态角度基准作为动态测量角度值的方式必须适应动态采样 速度响应的要求，其光路原理如图3-4所示。

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一、精密测角仪概述
第一代测角仪----用光学度盘作基准器的测角仪（测量不 确定度多数为秒级，如英国60年代生产的C-20型测角仪，不 确定度1″，分辨率0.1″； 第二代测角仪----利用光栅做成的数显转台，不确定度达 十分之一秒级，如我国航天航空工业部与1985年研制成功的 精密数显转台，角分辨率为0.01 ″,不确定度为0.22 ″； 西德70年代末研制的210转台，分辨率为0.02 ″ ，不确定 度为0.15 ″ 。 第三代测角仪----以电子计算机控制的具有自动测角功能 的精密测角仪，如日本的用于角度编码器的自动校准系统， 可以5转/分的转速动态测角，微机修正误差和数据处理分辨 率为0.0135 ″ ，不确定度优于0.3 ″
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三、JC-1型精密测角仪的单元技术
得高质量光栅信号供电子电路细分，其结构设计的要点是： 采用高精度回转精度；长焦距平行光管发出的平行光照明； 多读数头合成；大视场接受；优化系统参数设计等，从而获 得了能满足500细分要求的光栅信号。原始信号经电路处理和 500细分后，其分辨率为
3600 0.02 129600 500

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一、精密测角仪概述
近年来，利用计量光栅的测角技术发展迅速，精度越来越 高，应为圆周误差是封闭的，很容易采用全积分或多头读数 法将圆光栅的刻划误差减小，使测角系统具有较高的测角准 确度；同时随着微电子技术的发展，将光栅的一个刻线周期 等分成百份甚至上千份都是能够办到的，因此可以获得很高 的角分辨率；计量光栅还具有信号强、反差高非接触、响应 速度快和便于控制等特点，因此它广泛应用于角度的计量中。 国内外著名的精密测角仪，其角度基准器几乎都是利用计 量光栅制成的。

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二、JC-1型精密测角仪工作原理 动态光电自准直仪在收到自准信号后，形成对准脉冲，以 此脉冲锁存角度基准器角度值并显示在面板上同时送计算机 采集。 JC-1型精密测角仪之所以能达到不确定度U 0.19（峰峰 值），主要是测角仪中有几个关键单元技术达到较高水平。 三、JC-1型精密测角仪的单元技术 （一）空气静压轴承 空气轴承为计量光栅提供了优良的轴系。用于测角的空气轴 承回转精度高（运动误差小于0.025μm），刚度高。曾在转 台上 R 200 mm 处值1.3公斤铅块，在此条件下检验测角仪精 度与加载前物变化。

二、JC-1型精密测角仪工作原理
角度器件 动态测试仪 编码器，联轴节 读数头编码ຫໍສະໝຸດ ，联轴器光栅+
精密测角仪
谱线发光管
+
角基准器+光电自准直仪 棱镜、角度块、多面体
+
折射率测量仪 自寻
光栅检验仪 光栅盘，度盘等
图3-1
JC-1型精密测角仪功能图解
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二、JC-1型精密测角仪工作原理
由CMC-80单板机按预定速度控制无刷力矩电机直驱空气轴 承转台。由测速机信号组成的速度环及光栅信号给出的位臵 环控制转台转动，获得了低速下的高稳定性传动。 角度基准器使用了一块刻线数为129600线光栅，由同一光 源发出的光被对称的分成八路，形成平行光后照射在八个光 栅副上，莫尔条纹光信号经硅光电二极管转换成电量，并给 出 sin , cos , sin , cos 四路信号，采用载波调制锁相倍频 技术细分为五百等份后，一度分秒共九位数字显示在面板上 或送计算机采集。
第三章 基本光学测量技术
第一节 光电测量用的精密测角仪
第一节 光电测量用的精密测角仪
角度计量是计量科学的重要组成部分，随着生产和高科技 的发展，对角度计量的要求日益增多，测角技术及其测量准 确度因为在不断提高。光学测量所涉及的许多量是可以通过 测量角度后间接得到的，例如棱镜角度的偏差、反射棱镜角 度的光学平行差、玻璃材料的折射率、光学系统的焦距、自 聚焦透镜的数值孔径等。 角度测量的方法和仪器很多，例如光学角度规、水平仪、 测角仪、光学分度头、分度台、经纬仪、罗盘、体视望远镜、 周视瞄准镜等。精密测角仪是实现任意角高精度测量的重要 仪器之一，也是光学测量实验室的基本仪器。 测角仪的关键部件是圆分度器件，圆分度是指对圆周的分 度，角度测量就是使被测的角度量与圆分度进行比较。 实现圆分度的器件有很多种，常用的是度盘，其它还有多 面体、圆光栅、光学轴角编码器、同步感应器等。