发布时间：2013.11.27 新闻来源： 浏览次数：

 在光电仪器精度设计过程中，除了遵循上节所述原则，合理使用误差补偿措施同样能有效提高仪器的总精度水平，并降低对仪器各部分的工艺技术要求。误差补偿的手段多种多样，可以通过合理的结构设计自动补偿测量误差，如用于补偿阿贝误差的爱彭斯坦原则，自适应原则中的共光路原则等；也可以实测误差实时或事后修正测量结果，如自适应原则中，波面反馈校正的方法就是实测误差实时修正输出的典型设计。随着电子计算机的广泛应用，采用软件补偿仪器的测量误差也取得了很好的效果。以下再介绍两个实例。
例3 - 12对径读数消除偏心误差。
例3-3利用几何法求得度盘偏心造成的测角读数误差。如果在度盘、圆光栅等测角标准器的对径位置同时读数然后取平均值，则能有效消除偏心误差的影响。如图3 - 16所示，由于偏心误差，从读数头2得到的示值是从A点到B点的弧长对应的角度“+ Aa。而从读数头3得到的示值是从C点到D点的弧长对应的角度届，利用对称性和基础几何知识易知，p=a -Aa。对两个读数头的测量值进行平均则可以有效消除偏心误差引起的测角误差。作为推广，对径读数系统还可以消除度盘或圆光栅的全部奇次误差。
例3 -13利用干涉条纹漂移产生的误差反馈控制锁定条纹。
在自适应光学原理部分曾提到，干涉条纹容易受到空气折射率变化的影响发生漂移或畸变。实际上，工作台的振动同样会令干涉条纹抖动从而降低条纹对比度。以全息光栅制作过程中的曝光光路为例，如图3 - 17所示，激光器LASER发出的光经分光镜BS分束后两束光分别经空间滤波器SF,、SF,滤波，透镜L，、L：准直之后，以一定角度相交在待曝光基板BP上，形成细密的干涉条纹。由于两束干涉光并不共路，因此空气折射率变化或振动均会引起干涉条纹对比度降低，影响曝光质量。
此时，可在曝光干涉条纹的边缘放人采样透射光栅G，选择该光栅的周期使得曝光光束1的+1级衍射与光束2的-1级衍射沿同一方向出射并发生干涉，形成监测条纹，该条纹的漂移同样反映两曝光光束的光程差变化。在监测条纹的光强对称位置放置两个光电探测器D．与D：，探测到的信号如图3 - 18所示，当监测条纹稳定时，两探测器输出相同；当监测条纹漂移时，两探测器输出不等。这一差动信号经图3 - 17上方信号处理电路处理后驱动压电陶瓷PZT，反馈推动反射镜M，沿其法线方向发生微小位移，从而改变该臂的光程，将干涉条纹的漂移补偿回来，继续保持两探测器输出相等。
要细致研究仪器的工作方案，分析误差产生的原因，利用某些几何原理优化工作方案使得误差不是单一出现，而在多个过渡输出量中都有体现，便于在***终获得测量结果时完成误差的自动抵消。这一方案体现的是误差补偿的设计理念，但不一定在所有系统中都能找到合适的实现方法。更普遍的误差补偿方法是利用测得的误差事后或者实时修正测量结果。例如，圆周封闭原则和对径读数方法等，都是在不改变测量方法的基础上，对多次或多方面测量结果进行数据处理，消除误差（一般是系统误差）。这一工作需要从理论上全面分析误差产生的原因，找到多次或多方面测量结果内在的联系，进行事后修正。如果在仪器工作过程中记录下源误差的变化，之后根据源误差对***终测量结果的影响而修正测量结果，则能很好地事后补偿测量过程中某些随机误差（如阿贝误差）的影响。
自适应原则中的波前校正、干涉条纹的锁定则是实时修正误差的典型设计。这类设计首先需要考虑设计者所关注误差的主要影响因素，以及反馈控制误差消除的实现手段。例如干涉条纹的漂移是光程差变化引起，移动反射镜调节单臂光程可有效调整光程差。再如，波面倾斜虽然是大气湍流引起，但改变倾斜修正镜姿态同样能有效消除波前倾斜。其次需要考虑如何从测量结果中准确有效地提取该项误差，这涉及采样系统和传感器的设计和选用。***后是选用反馈控制、实时修正驱动装置、设计信号处理电路、确定合理的参数等，这部分工作往往需要细致的理论分析或大量实验测量，才能确保对误差修正的收敛且有效。
总之，仪器误差的补偿设计是仪器精度设计的提高阶段，对设计人员提出了更高的要求，是光电仪器方案设计和原理性实验阶段重要的工作之一。

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