方位瞄准系统中，通常借助直角棱镜实现对惯性器件方位敏感轴的监测。直角棱镜棱脊不平时将会引起方位瞄准误差，通过建立棱脊不平度对方位瞄准精度影响的数学模型，推导出了精确的矢量表达式，给出了目前常用的棱脊不平度测量原理及其工程实现手段，在此基础上，提出了一种基于斜方棱镜进行棱脊不平度检测、标定的新方法，分析了测量原理及影响测量精度的重要误差源。基于自研“斜方棱镜装置”，搭建测试平台，实验结果表明，装置沿棱脊方向的水平状态对测量精度影响较大，经标定后的系统，测量精度可以达到10″以内，具有操作高效、简便等显著优点，对于提高方位瞄准精度，有着非常重要的现实意义。

根据多狭缝自准直仪目标物形状特征及光电探测器成像特点,通过边缘检测算法确定经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界.在此基础上应用局部牛顿插值法对CCD图像边缘位置附近进行亚像元细分,实现亚像元边缘检测;再结合最小二乘直线边缘拟合法进一步提高图像边缘检测准确度.经验证,该算法可达到0.13″的定位准确度.

由于机械加工精度和常平架的调平精度有限,天顶摄影仪的视轴、垂直旋转轴与铅垂线总是存在不一致,导致测量精度与理论精度存在很大的偏差.为了提高垂线偏差测量系统的精度,根据天顶摄影仪的测量原理,定性、定量地分析了各种轴系误差对垂线偏差测量精度的影响,提出了相应的修正方案,推出了修正公式和修正后的误差公式,同时还分析了由于轴系不一致引起的恒星影像偏差及其影响.最后,考虑实际的工艺水平,确定了系统的各种参数,通过仿真、模拟计算得出修正后的系统测量误差为0.4285″.

讨论了基于纵向莫尔条纹检测的光栅自准直仪测量原理.运用光学傅里叶原理推导出,利用线阵CCD取代指示光栅可以在自准直仪中产生莫尔条纹.实验验证了当标尺光栅在CCD投影光栅常量d2与其光栅常量d1之比为s=1.01时,纵向莫尔条纹的放大作用能达到14.14倍.该方法消除了因指示光栅衍射作用影响试验结果的问题,显著提高了系统的角分辨力,并简化了自准直仪光学系统.

介绍了光纤双波长高温传感技术的原理;结合焦炉碳化室炉墙温度测量的现状,阐述了该技术在焦炉炉墙动态测温的应用--将光纤动态测温装置安装在焦炉的推焦杆上,在推焦的同时测出碳化室两边的炉墙温度分布.由于焦炉是冶金工业中最复杂的窑炉,现场环境恶劣,所以着重介绍了该技术为适应工程应用的结构设计和工艺设计.

为了提高自准直仪的分辨力，将纵向莫尔条纹引入到光路中，用长光栅代替传统单狭缝，将长光栅成像在CCD检测器上，CCD作为标尺光栅，通过两个光栅叠加形成的莫尔条纹的变化可以将成像位移分辨率提高到亚像元，进而将自准直仪的角度分辨率提高到毫秒级．实验结果表明，相对于直接检测狭缝边缘的方法，莫尔条纹法的分辨力提高了25倍．

在无机械连接的方位角测量系统的研制中,通过对磁光材料的特性及磁旋光温漂的成因分析,采用直接读出解调和方位随动测角的方法,有效的降低了由Verdet常数变化引起的磁旋光漂移导致的方位失调角变化.使得系统可以在无需补偿和预热的情况下实时测量,方位测角精度3δ小于5″.

根据两计量光栅产生叠栅条纹的几何光学基本理论,在改进计量光栅码盘理论模型的基础上,推导出码盘偏心情况下读头输出的叠栅条纹信号相位的理论公式,对码盘偏心给叠栅条纹信号相位带来的偏差进行了分析与讨论.

为了提高自准直仪的准确度,利用三次样条插值法对CCD像元进行细分,并利用直线边缘拟合法检测图像边缘.实验采取独立的测量手段,将自准直仪的实际转角和算法计算得到的角度值进行比较,分析其准确度.实验结果表明,该方法能明显提高自准直仪的准确度,准确度达到0 .1角秒.

采用半导体激光器作光源、线阵ＣＣＤ作光电传感器研制了一台全新的、适于野外使用的半导体激光经纬仪。ＣＣＤ光电自准直测角零位及当量的标定，直接关系到仪器的精度，我们采用一种简便、易实现的方法对ＣＣＤ自准直测角零位及当量进行了标定，并给出了标定结果。