侧甲雷激光引信的光学调整

《侧甲雷激光引信的光学调整》由会员分享，可在线阅读，更多相关《侧甲雷激光引信的光学调整（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、侧甲雷激 光引信的光学调 整张维新?中国科 学院上海光机所内容提要本 文 主要介绍应用半导体激光器件的,并具有三 轴 系统的小型激 光 引信的光学调 整。除涉及校正工艺、仪器 和专用工具外,对校正的精度给 予 简单分析。一也提到关于结 构设计和校正方 法 的特点。激光引信的光学头部 结构?见 图?和图?包括 接收光管焦距丈,为 ? ?毫 米,通光孔径?毫米的非球面透射物镜和光敏面为?毫米的硅 光二极管。发射光管焦 距八为?毫米,通光孔径为?。毫米的非球面透射物镜和砷化嫁半导体激光器件。瞄准系统两十字分划 圆距离为? ?毫米的准星 式 瞄准器。接收、发射光 轴 和 瞄准轴线?简称三 轴?最大跨

2、距不 超过? ?毫米,与光 抽 垂直截 而内最大外形尺寸不超 过? ?毫米。硅似管? ? ?卜、一、叭、? ? ? 闷闷闷阵之之之之之之黑稗封封、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?七七七七七? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 撬撬撬?甲甲, ,、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?卜,哆哆哆? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?卜卜?叹

3、、?匀权? 补补补补弟毖坐丫丫 匕匕撰宾阮币? ? ? ? ? ? ?卜、卜“、? ?、闷闷闷图?激光引信光学头部结构示意图光学系统校正按其工艺过程 分为接收光管组件校正、发射光管组件校正 和三轴 系统校正。上述过 程 必须在钳工装配基本 满 足结构设计尺寸要求后进行。接收光管组件校正校正仪 器 和被校系统按图?布置,相互间的位置尺寸大约在 ? ?毫米范围以内,以便一个人可以一边观察 一边操作。并往 意安放稳固。内词分启准礴臾明灯佛佛佛丁健粉?日日日鱼丝诀长加。毫岸图?接收光管校正示意图将照 明灯适当照 明后,漫射光 进 入接 收光管,但不 要 直接 进入内调焦自准光管?简称仪器?,以便提高目

4、镜 视场中的对比度和清晰度,从而提高瞄准精度。,首先进 行接 收元件?硅光二极管?的轴 向调节,以满足 元件光敏面置于接收物镜焦平面上。仪器调焦到平行光管状态,轴向移动接 收元件固定在其?的前置放大器盒,直到在 目镜视场中看清元件表面像为止。然后再按 可见 光和?微米波长的焦 距差?色差?进 行 补 偿,并锁紧顶丝?图?。将接收光管放在?型块轴系上旋转,并同时在经过微调焦 后的仪 器 目镜中观察元件的挠动情况。调 整仪器位置使挠动中心与 目镜十字分划中心大致重合,以分 划十字中心为基准调整顶丝?图?使元件像在 视场中移动挠动量的一半,即 元件中心与分划中心重合。再行旋转镜筒观察挠动情况,用逐渐

5、接 近法进 行反复调 整,达到在 目镜 视场 中?图?当接 收光管旋转到任何位 置 时其 元件像中心相对十字分划中心无 相对移动。此时,接收 光 管光轴 与其外园轴线重 合。?的校好?的亦好图?接 收光 管校正时仪器目镜视场发射光管组件校正校正仪器、工具和方法基本与接收光管相同。区另?于照明方式和调 整技巧。由于发射光管通光孔径小,外照 明方法往 往因杂光过大而无 法进 行 瞄准。利用 仪器暗视 场 亮线的特点,把亮分划线作为照 明光源,将其成像在光滑的元件表面 上,再适当调整仪器光源位置,便可在视场中看到清晰的元件表面像。这样不仅解决了照 明问 题,也提高了瞄准精度。校正原理如图?所示。目镜

6、视场情况如图?所示。首先仪器调成 平 行 光 管状态,利用螺纹轴向调节使元件表面在 物镜焦平面上,再按色差给予 补偿。然后在?型轴系上旋转发射光管,调整顶丝?图?使发射元件几何中心所确定的视轴与镜筒外圆轴线重合为止。? ? ?一? ? ? 一? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 义义炸浓孕女茹茹图?发射光管校正示意 图卜卜? ? ? ? ?、? 一? ? ?校好?乙?亦好图?发射光管校正仪器目镜视场情 况三轴系统校正三轴系统校正的要求是三轴 相互 平行。值得注意的是接、发两光轴是望远系统的光学轴线,而瞄准轴为两点连线的几何轴线。内调焦自准光管是 能够把这两个轴线调平行的实用仪器。接、发两光

7、轴的平行性已经在 结构设计,加工精度和 上述两组件校正的基 础上得以保证。下边只需进行 瞄准和发射光 轴平 行性的校正。选择发射光管是根据使用 要求所决定的。校正 仪器和被校系统如图?所示。丫丫厂甲甲呼呼一门门 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 劣劣劣劣? ? ? ? ?乡乡乡乡乡乡乡介介介介介介介介介? ? ?创创创一尸一一另另另另另另另另另? ? ?匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕, , , ,?尸神日日 ? ? ? ? ? ? ?州? ? ? 卖卖卖?一?担? ? ? ? ? ? ?,?,?,?,? ,竺,? ? ?图?三 轴

8、 系统校正示意图在内调焦自准光管 与被校系统 之 间放置具有两维 摆 动调节自由度的平 行平 面玻 璃板?简称平 板玻璃?,其两面不 平行度应小于或 等于 仪器角分辨精度?秒。其 位置 及外形尺寸应能使三 轴均通过此平板玻 璃。首先调 整仪器位置,使仪器光 轴 与发射光 轴平行,即在目镜视场中十字分划中心 与发射元件像几何中心 重合。然后调整平板玻璃使仪 器对其自准像也 与十字分划重合,此时仪器光轴和发射光轴同时垂直于同一 平面,平板 玻璃为调整 猫准 轴线的过渡基准。移动仪器 于位置?图?,其 它不 要 碰动。大致对准瞄准 光管,迸 一步微调仪器位置,使其既垂直 平板玻璃 又 能 瞄准分划圆

9、?的中心。具体调 整是通过仪 器两维摆动实现对平板玻 璃自准以及两 维 平移来瞄准 分划 圆?的巾心,后 者仪 器调焦到近距离状态。用逐渐接近法反复调 整 仪器,最后达到对自准像和 瞄准像 同时重合为止。然 后再调焦仪器到瞄准分姻秘睛?研面挽旬自准 谭澳,乡乡泛泛夕丈丈门门? ?校正好?的仪 器光 轴垂直 平行 平板,但没有通过 分划 园中心?仪器光 轴既没垂直平 行 平板,也没通过分划园中心图?三轴 系统校正仪器 目镜视 场 倩况分划圆?,径 向调节顶 丝?图?使其中心与前重合。最后仪器位置分别对准发射或接 收光管,复查校正结果 和检测调整精度。精度分析根据使用对三轴平行性的精度要求?接收视

10、场角?由接收 元件尺 寸和接收物镜焦距了?确定?二? ?了 ?。日。?尸,、?丽入 “吞“?泛“万在?米目标处的对应 范 围小? ?毫米。发射视场角刀?刀二? ?竺?分,? ?米今自一?一?、卜一内? “?一几目标处对应范围小? ?毫米?实际为带区的长度?。瞄准精度引起 的视角了?。? ? ?翌? , ?分,? ?米目标处对应范围为 小? ?毫米?式中?为十字 刻线宽,?为两分 划 距离?。目标的外形尺寸约为?米?米。实际使用 要求激光光斑能打在目标处的瞄准点 上,而目标对激 光的漫反射能全部进入接收 视场角内。如图?所示。按上述要求,接、发两视场角在目标处的范围最小允许相 对移动 量为? ?

11、毫米,对应?米距离的角量乙心皇? ? ? ?摆? ?分二? ?秒。而发射和瞄准在目标处最小相对移动范围为? ?毫米,对应 角 量刁口,? ?秒。目标尺寸足够大,所以实际上应 主要 满足乙? 口的 要 求。? ? ? ? ?翌,户,礴?伪? 、戈人?中?,? ?占习耘协批大允昭准史抽 ,基一一 爵二二二卫沪八?尹多卢?橇腼加娜不? ?谬图误 差因素和误差 分析?接收 光管调整误差刁?,?三轴平行精度确定示意图在仪器 目镜分划面处由于元件像的边缘不清晰造成的瞄准误差其线量 约为? ?毫米,仪器物镜焦距 广 ? ?毫米,所以刁?。?之?秒。发射光 管调 整误 差。?分祈 同接收 光管,所以乙。二?

12、?秒。上述内和乙?分别为收发光管元件几何中心所确定的视轴与光管镜筒外圆轴线的不平行性。由头部基座 三孔镬孔精度所确定的两相邻 孔轴线不平行性?。? ?“丝?秒。镜筒与基座孔配合间隙引起接发两光轴不 平行性乙?。?丝?丝?秒。式中? ?毫米为孔和镜筒配 合长度。调 整时?型轴系所引起的幌动乙。二? ?秒?实验数据?。发射和 瞄准轴平行性调 整时两次通过平板玻 璃,由仪器角分 辨精度和平板玻璃精度所引起的角误 差刁?。丝? ?秒。仪器瞄准两分划 圆十字中心 时由瞄准误差?线宽的十分 之 一?引起的角误差?,?。? ?只?”全?秒。误差综合?由于各误差为独立的误差因素,按均方 误差处理有?接 收光管

13、与发射光管光轴不平行性的角误差量刁心刁?占?侧?刁?十刁?十?刁?簇二训?“? ?“?“? ?“?火?“丝? ?秒。发射和瞄准轴不平行性的角误差 量刁凡夕 ?二记刁?孟?刁?“?刁?乙?乙?爹?记?“?“?“?“?“丝? ?秒。结 果分析?影响刁心的主要因素是加工精度,其次是由瞄准误差引起的调 整误 差。对仪 器和 工具的误差影响很小。由于,刁心? ,所以对加工精度不必提出过高要求。影响凡的主要因素为准星式瞄准 系统一的引用。虽 然刁凡?口,但相差不多,况且实际 瞄准的目标足够大,而且由两分划圆通光口径所确定的瞄准目标范围为小? ? 。毫米。发射激光光斑不会落到目标外边,因此实际上仍能满足使用

14、要求。结构设计和调整方法的特点由精度分析和外场实验 结果表明三轴系统的独立结构和 基座三轴孔定位机构符合加工工艺要求和校正仪器性能要求。尤其是解决了发射光管在发射器件经常更换情况下的互换性问题。这一特点适用于 初试样机的外场实验条件和定型产品的库存防护 问题。准星式 瞄准器既满足使用要求又较瞄准望远镜经济。具有暗视场亮线和内调焦物镜的自准光管具备 自准平行光管、可调焦望远镜、自准显微镜、测 量显微镜多种仪器功能,再与平行平面玻璃板匹配使用,从而确定了较为理想的光学调整方 法。它 具有以下优点?可以解决光 学轴线和 几何轴线平行性调节问题。一般平行光管仅适用 于望远系统光轴平行性的调整。对发射光管在激光 元件不发光的情况下,任何其它的亮 视场 暗线式自准光管都很难看到发射元件表面的清晰像,也就无从进行调整二如果使激光元件在发光下调整 则无疑减少其使用寿命。工具仪器简单,一人可以操作,工时利用率高,经济性好。装校工艺性好,结构紧凑,因而体积小,重量轻,符合常规武器的战术性能要求。