方位角垂直传递检测新技术

　　1引言

　　方位角的传递是指依据己知连线方位角，经过测量，把该方位角传递至未知连线，得到未知线的方位角。方位角的传递可分为水平传递与垂直传递两类。水平传递是常用且成熟的技术，通过经纬仪的对瞄进行传递，其方法属大地测量学中的“导线测量法”。垂直传递是要在同一铅垂线上，把方位角从高处向低处传递，或反之。例如:通过船的垂直舱口，把甲板上的己知方位角传递至船舱内;把土业井井口的己知方位角传递至井底等等。由十垂直传递没有现成的方法和设备，因而需要进行探索和创新。垂直传递装置的设计方案可分为两种:整体式与分离式。整体式是通过同一根刚性转轴，保证轴上端和下端转过同样角度，原理简单，但随着需传递的垂直距离的增大，设备的体积和质量都将显著增大，制造、运输、使用都不方便，而且一种装置只能适用十一种垂直距离，当垂直距离改变时一，需重新设计制造装置，通用性差。分离式是把垂直传递装置制成上、下两大部件，中间为光电连接，从而体积、质量减小，能适应不同的垂直距离，但技术难度大，台件数多。本技术研究的是一种分离式方位角垂直传递方法，属十计量测试技术及仪器领域中几何量的测量技术。

　　2垂直传递原理

　　2. 1垂直传递模型

　　分离式方位角垂直传递装置的关键在十上、下部件之间非接触式的光学传递环节。现采用光源、柱面镜投射，光电接收器件差动输出指零方案，见图to

　　光源1(例如白炽灯，激光器等)发出的光束，经聚光镜2聚成一点，调整至该点正好位十柱面镜3的平面上。按柱面镜原理，沿柱面母线方向，柱面镜无扩散作用，通过柱面镜后仍是光点;但沿柱面镜圆弧方向，柱面镜把光点扩散成一条亮线。由十光点实际上是一个小圆光斑，而且即使在非扩散方向，仍有一定的发散角，因此投射出的是一条具有一定宽度的亮线，距离越远，则亮线的长度与宽度越大，按照传递的距离不同调整聚光镜2与柱面镜3的相

　　对位置，保证亮线的宽度最佳。然后把光源、聚光镜和柱面镜固联成一体，组成光源组件，作为照准部分，当照准部分转动时一，亮线作相同角度的转动。亮线的光能由下部件光电接收器件(例如PSD} CCD等)探测接收并转变成电信号再进行处理。

　　2. 2零位跟踪法

　　对单向位置传感器来说，在求亮线的位置时一，实际上测得的是一条亮斑，需要根据亮斑的光强，判断出亮斑的中心位置作为亮线的位置。下面就以位移传感器(PSD)差动输出指零为例作简要介绍，单向PSD的输出位置关系式，见图20