水平式望远镜经纬轴垂直度误差的一种光学检测方法

　　1引言

　　水平式光电望远镜的跟踪架两个相互垂直的机械轴系分别称为经轴和赤纬轴系。据望远镜光学系统布置的不同，经轴和赤纬的空间位置分为两种，即空间正交和垂直不相交。无论是哪种布置，两轴垂直度的检测是至关重要的，它直接影响望远镜的指向精度。目前检测方法主要为机械检测，机械检测方法由于受检测工装和两轴承跨距及人为读数的影响，检测结果有5”偏差值。

　　本文针对水平式望远镜经纬轴垂直度提出一种光学检测方法，为单一的机械检测方法检测结果的准确性提供另一种验证手段。

　　2经纬轴垂直度误差对指向精度的影响

　　2.1水平式光电望远镜坐标系

　　水平式光电望远镜跟踪架在测定目标位置时采用了球坐标系.如图1所示，以跟踪架所在地0为坐标圆点，目标经过时间L后在空间某位置P可表示为:

　　2. 2经纬轴垂直度误差引起的指向误差

　　如图2所示，设经轴水平，视轴与纬轴垂直，纬轴与经轴的垂直度误差为，分别表示经轴和纬轴的转角。由于经轴与纬轴不垂直，纬轴转动时视轴沿OT方向转动。T为目标位置，经轴转角为0 ⁰。在理想情况下，经轴与纬轴垂直，要使视轴指向目标T，赤经轴的转角应为OD，赤纬轴的转角应为DT。因此，OD即为不垂直度， 引起的赤经轴转角误差.

　　从球面直角三角形TOD中可以求

　　经轴和纬轴的不垂直产生的转角误差直接影响到望远镜的指向精度，因此在实际结构上必须要考虑两轴的垂直度误差。为能在数学模型中对垂直度误差引起的指向误差进行准确的修正，在检测望远镜两轴的垂直度误差时需达到角秒级的检测精度。

       3经纬轴垂直度误差的机械检测方法　

    　图3中分别在赤纬轴系两轴端延长出两直径一致的芯轴，并调整两延长芯轴，使两芯轴与赤纬轴同轴;在两延长芯轴上选出关于经轴轴线对称的两测量点A和B.在芯轴A点处机座上固定一千分表，使表针与芯轴A点处圆柱面接触。旋转经轴1800，使B点处的芯轴圆柱面与千分表针接触，分别读出A和B两接触点处千分表的数值，将这两个数值作差求得差值△。将差值△除以A,B两点的距离L，即可得出两轴的垂直度误差。通过多次测量得出多组数据，通过数据处理即可获得经纬轴垂直度误差的实际检测值。该机械检测方法的特点就是需要　　加工两个高精度的延长轴，安装调整检测过程复杂烦琐，且检测误差源较多。

　　4经纬轴垂直度误差的光学检测

　　4.1检测原理