基于光路折叠的室内基线场误差分析方法研究

蔡青梅，赵美蓉，刘红光，郑叶龙，张涵莅，宋 乐

(1.天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072； 2.天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192)

1 引 言

随着几何量测试技术的迅猛发展，大尺寸精密测量测试仪器的测量范围已达到几10 m甚至上100 m，被广泛应用于航天器、飞机、船舶等大型装备制造领域[1～3]。大尺寸计量技术已逐渐成为航空航天、重大装备制造和国防科技等领域的核心关键技术[4]。目前国内常用的测量范围大于50 m的仪器包括：激光干涉仪、激光跟踪仪、光电测距仪、全站仪、激光测距仪等，这些仪器是大型设备检测、大尺寸部件加工及定位等过程中不可或缺的工具，对这类仪器相应的量值溯源工作也提出了相应的要求[5～8]。目前通常借助野外基线场开展大于100 m范围的检测工作，由于室外检测存在易受干扰、环境不稳定、准确度低、可重复性差等诸多问题[6～9],因此，“室外检测室内化”是开展长距离光电测距类仪器检定工作的研究重点。

常用来搭建室内虚拟长度基线场的光路折叠器件有平面镜、直角棱镜、角锥棱镜、光纤等。棱镜法对棱镜加工工艺和透射率的要求较高[10]。光纤法中光纤折射率受温度变化的影响较大，且光纤标准长度的标定准确性难以保证[11,12]。黄稣[13]通过光线在相距33.5 m的2个平面反射镜间的29次反射来建立1 km长的室内基线，然而此方案对光束发散角的要求很高，操作难度大，也无法实现连续测量。在此基础上，乔卫东等[14]以高精度全站仪为长度基准，通过3组平面反射镜在16 m导轨上复现50 m标准长度，测量系统稳定性好，检定精度有所提高，但装置的测距范围和检测效率仍待改进。……