变栅距光栅角位移传感器分辨率分析.pdf

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1、澈光与光电子学进展50，060501(2013)Laser＆OptoelectronicsProgress⑥2013《中国激光》杂志社变栅距光栅角位移传感器分辨率分析王东辉刘林郑普超李秉实包艳张兵张超(中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，陕西西安710065)摘要对影响变栅距光栅角位移传感器分辨率的因素进行了分析研究。推导出传感器分辨率的计算公式，并讨论了传感器分辨率与各参量之间的关系及提高分辨率的方法。针对衍射级次对分辨率的影响进行了理论分析和验证。证明了变栅距光栅角位移传感器分辨率与光栅栅距的定量变化关系并进行了仿真验证。为变栅距光栅角位移传感器设计优化提供了

2、理论指导和计算方法。关键词光栅；变栅距光栅；分辨率；光栅衍射中图分类号0439文献标识码Adoi：10．3788／LOP50．060501ResolutionAnalysisofVariedLine-SpaceGratingAngularDisplacementSensorWangDonghuiLiuLinZhengPuchaoLiBingshiBaoYanZhangBingZhangChao(FlightAutomaticControlResearchInstitute，AviationIndustryCorporatonofChina，Xian，Shaanxi7100

3、65，China)AbstractThefactorsaffectingtheresolutionofvariedline—spacegratingangulardisplacementsensorareanalyzed．Thecalculationformulaofthe~sensorresolutioniSdeduced，inaddition．therelationbetweentheparametersandthemethodofimprovingtheresolutionarediscussed．Besides．itiStheoreticallyanalyzeda

4、ndverifiedthatthediffractionorderhasinfluenceontheresolution．Therelationshipbetweentheresolutionandthegratingspaceofthevariedline—spacegratingangulardisplacementsensorisproved，aswellassimulatedandverified．Theoreticalguidanceandcalculationmethodaretherebyprovidedforthedesignandoptimization

5、ofthevariedline—spacegratingangulardisplacementsensor．Keywordsgratings；variedline-spacegrating；resolution；diffractiongratingOCIScodes050．1950；060．237O；12O．46401引言变栅距光栅角位移传感器是新一代战斗机机载位移传感器领域的研究热点之一。它利用变栅距光栅对宽带光谱的带通滤波功能，采用柱面变栅距光栅实现波长对角度位移的编码口]。变栅距光栅角位移传感器具有灵敏度高、结构简单和抗电磁干扰等优点，已于2O世纪9O年代在国外航空

6、机载领域获得试飞验证。而国内对于该传感器的研究尚处于起步阶段r2]，因此开展变栅距光栅角位移传感器的分辨率分析具有重要意义]。本文以光栅衍射理论为基础，分析了影响变栅距光栅角位移传感器精度的主要因素，并通过试验和仿真进行了改进和验证，使得变栅距光栅角位移传感器精度得到较大提高。收稿日期：2013—02—24；收到修改稿日期：2013—03—22：网络出版日期：2013—05—14基金项目：总装基金(61901120106)和中航工业创新基金(2009D61864)资助课题。作者简介：王东辉(1969一)，男，博士研究生，主要从事航空微特电机及光位移传感器技术等方面的研究。

7、E-mail：dhwangonfacri@126．corn导师简介：刘林(1963一)，男，研究员，主要从事飞行控制、控制率评估确认和稳健性控制等方面的研究。E-mail：liul@avic．com*通信联系人。E-mail：fox0911@126．corn激光与光电子学进展www．opticsjourna1．net2变栅距光栅角位移传感器原理变栅距光栅的光栅常数随光栅长度按一定规律变d0化，当平面宽带平行光垂直照射变栅距光栅时，在给定衍射角方向上的光谱中心波长将随栅距d变化，即光栅位置与衍射光谱中心波长一一对应。通过测量光谱