Extreme accuracy of the autocollimator-null-indicator

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Improving the accuracy of measurements in dynamic goniometry is inextricably linked with achieving the ultimate accuracy of the optical null indicator. This device is part of angle measuring devices operating on the principle of a dynamic goniometer. The autocollimator-null-indicator, when its optical axis coincides with the normal to the controlled reflecting surface, generates an electric pulse, which is used to read the readings of the angular scale of the dynamic goniometer. The ultimate accuracy of the autocollimator-null-indicator is determined by its random error. The random error of measurements of the constant angular position of a reflecting mirror at different times of the day was experimentally studied. It is shown that external noises prevail during daytime measurements – various vibrations, air and external lighting fluctuations, which depend on the distance between the autocollimator-null-indicator and the mirror, and during nighttime measurements the influence of external effects on the measurement results is minimal, which made it possible to obtain the measurement error at night at the flicker noise level. The experimental data are analyzed using the methods of mathematical statistics, Allan variance and wavelet analysis. It is determined that the arrays of random variables characterizing the random error are non-stationary. The minimum value of the random error of the autocollimator-null-indicator was 0.001″.The presented results are of interest to specialists developing and using optoelectronic devices based on the autocollimator.

About the authors

E. M. Ivashchenko

Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”

Email: emivashenko@etu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3645-4402

R. A. Larichev

Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”

Email: ralarichev@etu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7390-2780

P. A. Pavlov

Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”

Email: pavl-petr@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6254-3145

References

  1. Burnashev M. N., Pavlov P. A., Filatov Yu. V. Development of Precision laser goniometer systems. Quantum Electronics, 43(2), 130–138 (2013). https://doi.org/10.1070/QE2013v043n02ABEH015045
  2. Larichev R. A., Filatov Yu. V. A model of angle measurement using an autocollimator and optical polygon. Photonics, 10(12), 1359 (2023). https://doi.org/10.3390/photonics10121359
  3. Венедиктов В. Ю., Ньямверу Б., Ларичев Р. А. и др. Оптические нуль-индикаторы для гониометрических систем: обзор. Фотоника, 16(6), 464–474 (2022). https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.6.464.474
  4. Потенциальная точность измерений. Под ред. В. А. Слаева. НПО «Профессионал», Cанкт-Петербург (2005).
  5. Ишанин Г. Г., Челибанов В. П. Приёмники оптического излучения. Лань, Санкт-Петербург (2022).
  6. Якимов А. В. Физика шумов и флуктуаций параметров. Нижегородский государственный университет, Нижний Новгород (2013).
  7. Bendat J. S., Piersol A. G., Random data analysis and measurement procedures. John Wiley & Sons, Inc. (1986).
  8. Allan D. W., Statistics of atomic frequency standards. Proceeding IEEE, 54(2), 221–230 (1966). http://dx.doi.org/10.1109/PROC.1966.4634
  9. Mary Beth Ruskai, Gregory Beylkin et al. Wavelets and their Applications, Jones and Barlett Publisher, Boston, (1992).
  10. Яковлев А. Н. Введение в вейвлет-преобразования. Издательство НГТУ, Новосибирск (2003).
  11. Малла С. Вейвлеты в обработке сигналов. Мир, Москва (2005).
  12. Мацаев А. С. Фликкер-шум. Особенности, разнообразие и управление. Журнал радиоэлектроники, (10), 1–17 (2020). https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.10.7
  13. Качанов Б. О., Ахмедова С. А., Тукатарев Н. А. и др. Моделирование фликкер-шума методом суперпозиции нормальных стационарных процессов. Гироскопия и навигация, 26(2), 59–76 (2018). https://doi.org/10.17285/0869-7035.2018.26.2.059-076
  14. Королев А. Н., Лукин А. Я., Филатов Ю. В., Венедиктов В. Ю. Матричная технология измерений. Точность измерения координат элементов и контроль фотошаблонов. Оптический журнал. 91(3), 115–123 (2024). https://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-03-115-123

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).