【正文】 加 運 算減 運 算置 最 大 值置 最 小 值查 串 行 口 狀 態(tài)傳 送 數(shù) 據(jù)結(jié) 果 大 于 規(guī) 定 最 大 值 ?結(jié) 果 小 于 規(guī) 定 最 小 值 ?丟 碼跳 轉(zhuǎn)順 時針 方向跳 轉(zhuǎn)NY逆 時 針 方向跳 轉(zhuǎn)無 變化 不操 作NY無 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 請 求有 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 的 請 求 （圖五） 主要可分為以下幾部分。通過對專用寄存器的賦值，設(shè)定工作狀態(tài)和通信 方式，串行通信的波特率為 9600b/s。通過狀態(tài)值變化，查表 2，跳轉(zhuǎn)進入執(zhí)行程序。同時，由于處理程序很少，執(zhí)行時間短，串行通信部分可采用查詢方式完成。采用圖 3 和圖 5 所示的電路設(shè)計方案，用該碼盤連續(xù)采集空中飛行目標(biāo)的方位角和高低角。如文中圖 1 所示，由于編碼膠片是圓形的，且一個黑色或一個 魄區(qū) 間均可稱為一個單位，所以計算其精度時用每圈包含的黑白區(qū)間個數(shù)確定，因此用單位 /圈。 MAIN1： MOV A， R4 ；讀驪盤 A、 B 信號到碼盤狀態(tài)暫存器 R4 MOV C， ； 為 A 信號采集端口， RLCA ；用于 A 信號新舊狀態(tài)轉(zhuǎn)換 MOV C， ； 為 B 信號采集端口， RLCA ；用于 B 信號新舊狀態(tài)轉(zhuǎn)換 MOV R4， A ANL A， 0FH ；計算散轉(zhuǎn)地址 MOV B， 03H MUL AB MOV DPTR， TIM1； TIM1 為狀態(tài)真值表首地址 LJMP A+DPTR ；散轉(zhuǎn)至真值表 然后，通過查真值表狀態(tài)值， 轉(zhuǎn)入處理程序?qū)崿F(xiàn)角度的加減。同時，通過規(guī)定編碼膠片每旋轉(zhuǎn)個單位對應(yīng)的角度值變化 1密位（密位是軍事用語，一種更精確的劃分角度方法，一周為 360 度， 6000 密位）和相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)換。 通過示波器檢測硬件電路單個信號波形，得到圖 8 所示關(guān)系。 經(jīng)實踐檢驗，該方案設(shè)計的碼盤能準(zhǔn)確的采集目標(biāo)參數(shù)，使系統(tǒng)對目標(biāo)進行連續(xù)跟蹤。此外，可通過在旋轉(zhuǎn)軸上安裝微動開關(guān)實現(xiàn)碼盤計數(shù)的快慢變化，還可通過采用絕對式編碼膠片進一步提高采集精度。角度測量技術(shù)可以分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種。隨著工業(yè)的發(fā)展，對回轉(zhuǎn)量的測量要求也越來越多，因此人們在靜態(tài)測角的基礎(chǔ)上，對旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)角測量問題進行了大量的研究， 產(chǎn)生了許多新的測角方法。光學(xué)測角方法由于具有非接觸、高準(zhǔn)確度和高靈敏度的特點而倍受人們的重視，尤其是穩(wěn)定的激光光源的發(fā)展使工業(yè)現(xiàn)場測量成為可能，因此使光學(xué)測角法的應(yīng)用越來越廣泛，各種新的光學(xué)測角 方法也應(yīng)運而生。這些方法中的很多方法在小角度的精密測量中已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，并得到了較高的測量精度和測量靈敏度，通過適當(dāng)?shù)母倪M還可對 360 度整周角度進行測量對于眾所周知的光學(xué)分度盤、軸角編碼器、光電光楔測 角法等來說，由于應(yīng)用較多，技術(shù)比較成熟，本文不作具體介紹 。 圓光柵測角法 圓光柵是角度測量中最常用的器件之一。但在動態(tài)測量時，在 10r/s 的轉(zhuǎn)速下，要想達到 139。目前我國的國家線角度基準(zhǔn)采用 64800 線 /周的圓光柵系統(tǒng)，分辨率為39?？偟臏y量不確定度為 39。該測量方法主要是在靜態(tài)下的相對角度測量。其原理是利用兩塊32400 線的徑向光柵安裝在 ，兩個讀數(shù)頭一個固定，一個裝在轉(zhuǎn)臺上連續(xù)旋轉(zhuǎn)，信號間的相位差變化 與轉(zhuǎn)角成正比。用干涉儀作為讀數(shù)頭，可進行高精度測量。39。 德國聯(lián)邦物理研究院 （ PTB）的 Anglica Taubner 等人用衍射光柵干涉儀測量轉(zhuǎn)動物體 ，能夠檢測角加速度、角速度、轉(zhuǎn)角。單頻HeNe 激光器發(fā)出的光經(jīng)過柯斯特分束棱鏡后在出射方向分束位兩束平行光，這樣由于氣流和溫度變化引起的兩條光路的變化相等。干涉信號由光電探測器接受，該系統(tǒng)檢測正弦信號時測量靈敏度不確定度為 %，測旋轉(zhuǎn)物體時相位差不確定度為 %，該系統(tǒng)的主要問題是靈敏度非常復(fù) 雜 [16]。 光學(xué)內(nèi)反射小角 度測量法 光從光密介質(zhì)傳到光疏介質(zhì)時，當(dāng)入射角大于臨界角時發(fā)生全反射現(xiàn)象。由于入射角在臨界角附近線性較好，隨著入射角的微小變化，反射光的強度發(fā)生急劇變化，因此測量時通常定義一個臨界角附近的初始角 θ0 ，被測角為相對于該初始角的角位移 Δθ，這樣就可以充分利用臨界角附近靈敏度較高的特點，進行小角度的高精度測量。 為了減小函數(shù)非線性對測量結(jié)果的影響，采用差分式測量，其原理如圖3 所示，首先分別測出 θ0+Δθ 和 θ0 Δθ 的反射光強的變化，然后用線性化公式進行處理，以得到相應(yīng)的角度值。測量的靈敏度取決于初始入射角和全反射的反射次數(shù)，增加反射次數(shù)可以提高靈敏度，提高分辨力，但測量范圍就相應(yīng)變小。該儀器可用于表面形貌、直線度、振動等方面的測量。在接下來的工作中， P S Huang 等人又將其測角范圍擴大到 30 弧分，輸出信號峰－峰值的漂移小于 弧秒 [19,20]。臺灣的 National Chiao Tung University 的 MingHong chin 等人在此原理基礎(chǔ)上，提出了全內(nèi)反射外差干涉測角方法。用外 差干涉儀測量 S 偏振光和 P 偏振光之間的相位差，將傳感器的測角范圍擴大到 10。 Hong Kong University of Science and Technology的 Wei Dong Zhou 等人采用差動共光路結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的線性，并獲得了 0。 天津大學(xué)和日本東北大學(xué)在這方面也進行了一些研究 [23]。干涉測角法不僅可以測量小角度，而且也可以測量整周角度。采用邁克爾遜干涉原理，用兩路光程差的變化來表示角度的變化，經(jīng)角錐棱鏡反射的一路光的光程隨著轉(zhuǎn)角的變化而變化，因此干涉條紋也發(fā)生相應(yīng)的移動，測得條紋的移動量，就可測得轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)角 [24]。經(jīng)過改進后可以測量大約 90 度的角度，但各種誤差因素隨著所測角度的增大而急劇增加，因此該系統(tǒng)的測量范圍限制在幾度內(nèi)，在此范圍內(nèi)具有極高的測量準(zhǔn)確度。為了消除轉(zhuǎn)盤徑向移動對角度測量的影響，采用如圖 6 所示的測量光路，用兩個角錐棱鏡形成差動測量，大大提高了系統(tǒng)的線性和靈敏度。用這種方法測量平面角，靈敏度可達 39。[26]。 (一 ) 用雙平面反射鏡實現(xiàn)任意角度測量 該系統(tǒng)的構(gòu)造如圖 7 所示。防傾斜裝置 TP 能夠保證在一周的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，由旋轉(zhuǎn)鏡 RM 的兩鏡面構(gòu)成的直角的角平分線始終與入射的激光束平行。該方法存在的主要問題時平面鏡的表面形貌和兩平面鏡的直角誤差 都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，另外機械導(dǎo)桿的運動平穩(wěn)度也會使結(jié)果產(chǎn)生偏差，需要用算法進行修正。天津大學(xué)根據(jù)該原理設(shè)計的一個雙定值角型測角系統(tǒng)光路如圖 8 所示。這一路光稱為多面棱體檢定光路，與其對稱的右半部分稱為雙定值角測量－ 跟蹤干涉儀，工作原理與其完全相同。39。該方法的主要問題是標(biāo)準(zhǔn)定值角的加工及安裝精度比較難保證，而且測量過程中需要一套雙定值跟蹤系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。系統(tǒng)基本原理如圖 9 所示。投射的 一束光是測量光路，經(jīng)過偏振偏光鏡將偏振方向相互垂直的兩路光分開，頻率分別為 f1 和 f2，兩路光分別經(jīng)過 λ/4 波片和楔形平板后由角錐鏡反射回偏振分光鏡鏟射產(chǎn)生干涉信號，經(jīng)檢偏器后由光電接收器 2 吸收，將光電接收器 2 的信號送入信號處理電路，可得到多普勒頻差，該頻差值隨光程差而變，即隨平板移動而變化，因此可以得到楔形平板轉(zhuǎn)角的信息。該系統(tǒng)可以自動判別轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動方向，可測量 360 度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角，動態(tài)相應(yīng)范圍為 4r/s。另外，由于使用多個角錐反射鏡，使光路裝調(diào)比較困難，很難在實際中應(yīng)用。 由上所述可以看出激光干涉測角法的最大優(yōu)點是準(zhǔn)確度高、信號均勻性好、信噪比高，有希望達到通常方法達不到的準(zhǔn)確度，因此在高精度 角度測量中得到了大量的運用。隨著激光干涉測量儀器的改進及新型激光光源的誕生和改進，可以得到進一步發(fā)展。環(huán)形激光是轉(zhuǎn)速測量準(zhǔn)確度最高的方法，轉(zhuǎn)速測量相對準(zhǔn)確度可達到 10－ 6。用該技術(shù)測角有以下優(yōu)點： （ 1） 易實現(xiàn)自校，可以在測量過程中確定環(huán)形激光器的比例因子，從而大大減少了測量誤差。 （ 3）可以在轉(zhuǎn)速測量的同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)角測量，還可以測量瞬態(tài)轉(zhuǎn)速。主要誤差來源是 頻鎖 、 零飄 、 頻率牽引 和地球 自轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)被檢量具和環(huán)形激光器相對于靜止的光電自準(zhǔn)直儀同步轉(zhuǎn)動時，在瞄準(zhǔn)軸與量具棱面發(fā)現(xiàn)相重合的瞬間，被測角度轉(zhuǎn)換成由光電流觸發(fā)和停止脈沖所需的時間間隔，接口裝置在此間隔內(nèi)對環(huán)形激光脈沖讀數(shù) [31]。該裝置的原理和上面介紹的基本相同。與標(biāo)準(zhǔn)角度測量方法相比，該裝置在 1r/s 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，測量準(zhǔn)確度達到(39。)[32]。 總結(jié) 通過對目前常用的幾種光學(xué)測角的方法的介紹可以看出，光學(xué)測角法在角度測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且達到了很高的測量精度。其缺點是對光柵與轉(zhuǎn)臺的對心準(zhǔn)確度要求較高，高準(zhǔn)確度光柵的制作加工困難。激光干涉測角技術(shù)的最大優(yōu)點是測量精度高，小角度測量已經(jīng)達到了極高的準(zhǔn)確度，各種不同的測量儀器在靜態(tài)和動態(tài)測量的條件下也具有結(jié)構(gòu)簡單、 穩(wěn)定性好、儀器只能化等許多優(yōu)點。但目前的效果不很理想，測量精度不是很高，而且體積龐大，不適合在現(xiàn)場使用，因此還需要作進一步研究。該方法的缺點是只能實現(xiàn)動態(tài)測量，對測量條件要求很高，但該方法在動態(tài)整周角度測量方面是一個非常有前途的發(fā)展 方向。由于地形測量的主要成果 —— 地形圖是由測繪人員利用分度器、比例尺等工具模擬測量數(shù)據(jù)，按圖式符號展繪到白紙 (繪圖紙或聚酯簿膜 )上，所以又俗稱白紙測圖或模擬法測圖。全站儀作為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的測繪儀器，是電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)結(jié)合發(fā)展的光電測量儀器，集測距儀、電子經(jīng)緯儀的優(yōu)點于一體 。國際上先進的全站儀均以存儲卡、內(nèi)部存儲器或