光学编码器在航空航天中的应用

用于航空航天的抗辐射高分辨率光学编码器
作者：孔艳梅
1、航空航天技术的进步和发展使得该领域对于高精度、高准确度、康复者光学编码器的需求大为增加，基于该领域对编码器的精度、准确度、重量、装调等方面的要求，MicroE公司研制了MercuryII型空间编码器。该编码器是一个基于光栅反射想干的编码系统，它包括3个主元件：光栅尺、读数头和处理电路。该系统为模块化设计，在给定装调误差下，能够很容易实现编码器与其他系统的装配；在装配与运转过程中，其宽泛的倾斜于位移公差使得它能够很好地满足航空航天领域的要求。
该系统体积小、重量轻，且使用功耗小；另外，它还能在一个电路处理单元上连接多个读数头，装调公差大，这些优点都使得它能够满足高标准应用要求.
2、光学编码器是利用光学传感方法来确定一个面相对于系统传感头位置的器件。传统的编码器都包括光栅尺、传感头和电路处理系统（图一）。编码器系统可以是线性或旋转的，反射或透射；亦或是配套或封装，也可以是增量式或绝对式。
美国MicroE公司的MercuryII编码器是基于光栅的干涉编码器，传感器内部光源发出的光入射到标尺上，标尺与监控面相连，标尺是一个在玻璃基质上的周期性光栅结构。入射光经光栅反射和衍射后，衍射光重新进入传感头，然后在探测器阵列上产生干涉条纹。处理电路计算得到干涉条纹的空间相位，标尺移动会导致干涉条纹在探测器阵列上移动，处理电路经过重新分析计算*可以输出在新的位置下干涉条纹所对应的相位。
3、 Mercury II空间编码器
光学系统包括多光源、窗口、标尺和探测器。单模垂直腔面发射激光器（VCSEL）是系统的光源，每个VCSEL都反射850nm波长的高空间相干性和光谱相干性的发散光束。在设计中，系统共用了4个VCSEL，两两一组，每组中都有1个工作和一个备用激光器，1组反射主光束，另一组发射参考光束。虽然VCSEL的寿命很长，但为了更好地增加系统的稳定性，还是为每组激光器配备了1台备用激光器。VCSEL相对于其他的激光光源来讲有许多优点：良好的模式稳定性、低驱动电流和长寿命。