专利名称：光束角度测量方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学领域，特别光学检测领域，涉及一种光束角度检测的光电检测系统。
背景技术：
在光学研究、实验以及设备的调试中，经常需要平行光有准确的入射角度。因而首先得测量或精确监测平行光行进的相对角度，以进行调整光源或光学元件的角度。望远镜系统对物距为无穷远的物体，即平行光，进行角度放大；入射为平行光，出射也为平等光。若不调节望远镜系统，其角度放大倍数固定不变。因此，可利用望远镜对平行光进行角度放大，以精确测量。目前，在一般光学实验中，对平行光的入射角度的调整只能通过实验员的经验判断。如要求主光轴和主光线位于或接近水平角度时，利用一定距离外的且绝对高度固定的小孔光阑为基准，通过移动小孔光阑，若在此过程中，光束在小孔光阑高度始终不变，则可认为光束角度为水平。但是，很难保证小孔光阑或其他基准在移动过程中其绝对高度始终不变，而且，这样调节非常麻烦。又如，欲加入平行平板、分光平板或反射镜以调节主光线水平精确转折45度角，或要求光束精确地沿竖直角度行进，则现有的方法将更加困难甚至无从下手。

发明内容
本发明的目的在于克服现在方法的不足，提供用于检测光束角度的方法。本发明的目的也在于提供用于检测光束角度的设备。本发明的基本构思是利用望远镜系统对待测平行光光束的角度进行放大，使其入射于之后的光电检测器件上；整个装置有电子水平仪，其至少能确定装置在一个方向与水平面的相对角度；光束在光电检测器件上成像的位置与水平仪所测角度通过数据处理器单元计算即可得出光束相对于水平面或者竖直面的角度；再通过显示屏来显示。本发明的具体解决方案为采用望远镜系统对待测平行光光束的角度进行放大，其物镜采用消色差物镜，以便对一定波长范围内的平行光进行测量，其角放大倍率可为3至50倍。望远镜系统、光电检测器件同一直线依次放置，并各器件间有一定间隔；光电检测器件的中心位于所述的直线上。水平仪应至少能确定装置在一个方向与水平面的相对角度，可用两个相互同面垂直放置的一维电子水平仪，也可以采用一个二维的电子水平仪；水平仪与望远镜系统、光电检测器件相对位置固定。光电检测器件和电子水平仪的信号经外围电路处理后进入数据处理单元，最后计算出光束相对于水平面或者竖直面的角度并通过显示单元来显示。整个测量系统应该有附属的支架、底座等机构以固定和调整高度、角度。所述的望远镜系统为开普勒型望远镜，也可采用伽利略望远镜；所述的望远镜系统的物镜为消色差物镜，目镜为消色差目镜；所述的光电检测器件为PSD位置敏感元件，也可以为其他面阵光敏器件；
所述的电子水平仪为二维电子水平仪；所述的数据处理单元为单片机，也可以采用其他微处理器；本发明与现有方法相比，有以下优势I)由于采用电子水平仪，因此对整个装置不需要调节、放置于一个精确角度位置，使用更方便。2)由于采用望远镜系统对光束角度进行放大，因此测量、监测角度更精确，且小距离平移的对测量结果没有影响。3)由于光电检测器件与电子水平仪同用一个数据处理单元，因此成本降低。通过下面附图的描述和示例，以及也通过所附的权利要求，本发明的实施方式及其益处对本领域的技术人员将变得显然。


图I光束角度测量方法示意2光束角度测量装置示意图
具体实施例图I为光束角度测量方法示意图，平行光束通过望远镜系统，其相对水平线的张角被放大；光束再进行光电检测器件，光电检测器件可检测出光束中心在传感器上的位置信息，该位置信息通过简单换算可得出角度信息；数据处理单元同时接收电子水平仪和光电检测器件的信息，电子水平仪给出整个光束角度测量装置系统中轴线与水平线的夹角，光电检测器件可以间接地给出待测光束与整个光束角度测量装置系统中轴线的夹角，经过计算可以得出待测光束与水平线的夹角；经外围电路进行后可以把待测光束与水平线的夹角的数值送到显示单元上。图2为光束角度测量装置示意图，光束21与整个光束角度测量装置系统中轴线22成一定夹角入射到望远镜系统30上。望远镜系统30由消色差物镜31与目镜32组成，为开普勒式望远镜。光束21经过望远镜系统30后，其与整个光束角度测量装置系统中轴线22的夹角成固定倍率放大。光束21直射入光电检测器件41 (如PSD位置敏感元件)上，光电检测器件41可配合外围电路以及数据处理单元42计算出光束与整个光束角度测量装置系统中轴线22的夹角。电子水平仪43可测量整个光束角度测量装置系统中轴线22与水平线的夹角。数据处理单元42根据上述两个夹角并通过简单计算可得到待测光束与水平线的夹角，并把数值传递到显示单元51上。电池组40为PSD位置敏感元件41、数据处理单元42、电子水平仪43、显示单元51提供电源。机械外壳61对所有器件进行固定。
权利要求
1.光束角度测量方法与装置涉及一种光束角度检测的光电检测系统，其特征在于利用望远镜系统(30)对待测平行光光束的角度进行放大，使其入射于之后的光电检测器件(41)上；整个装置有电子水平仪(43)，其至少能确定装置在一个方向与水平面的相对角度；光束在光电检测器件(41)上成像的位置与电子水平仪(43)所测角度通过数据处理单元(42)计算即可得出光束相对于水平面或者竖直面的角度；再通过显示单元(51)来显示；电池组40为PSD位置敏感元件41、数据处理单元42、电子水平仪43、显示单元51提供电源；望远镜系统、光电检测器件同一直线依次放置，并各器件间有一定间隔；光电检测器件的中心位于所述的直线上。
2.根据权利要求I所述的光束角度测量方法与装置，其特征在于所述的望远镜系统为开普勒型望远镜，也可采用伽利略望远镜。
3.根据权利要求I至2所述的光束角度测量方法与装置，其特征在于所述的望远镜系统的物镜为消色差物镜，目镜为消色差目镜。
4.根据权利要求I所述的光束角度测量方法与装置，其特征在于所述的光电检测器件为PSD位置敏感元件，也可以为其他面阵光敏器件。
5.根据权利要求I所述的光束角度测量方法与装置，其特征在于所述的电子水平仪为二维电子水平仪。
6.根据权利要求I所述的光束角度测量方法与装置，其特征在于所述的数据处理单元为单片机，也可以采用其他微处理器。
全文摘要
本发明的目的在于克服现在方法的不足，提供用于检测光束角度的方法，也在于提供用于检测光束角度的设备。平行光束通过望远镜系统，其相对水平线的张角被放大；光束再进行光电检测器件，光电检测器件可检测出光束中心在传感器上的位置信息，该位置信息通过简单换算可得出角度信息；数据处理单元同时接收电子水平仪和光电检测器件的信息，电子水平仪给出整个光束角度测量装置系统中轴线与水平线的夹角，光电检测器件可以间接地给出待测光束与整个光束角度测量装置系统中轴线的夹角，经过计算可以得出待测光束与水平线的夹角；经外围电路进行后可以把待测光束与水平线的夹角的数值送到显示单元上。
文档编号G01C1/00GK102914283SQ20121039119
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者蓝景恒 申请人:蓝景恒