全站仪测量系统在天线表面精度测量中的应用

2015-12-30朱凯

科技视界 2015年14期

朱凯

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088）

0 引言

天线的表面精度是衡量、评价天线质量的重要指标，它不仅直接影响天线的口面效率，决定天线可工作的最短波长，还影响天线方向图的主瓣宽度和旁瓣结构。天线表面精度测量的传统方法主要有机械，光学和电等方法，这些方法具有量程比较小、测量速度慢、自动化程度低、劳动强度大、对天线的姿态有限制等缺点。从20世纪80年代开始，精密工程测量在天线测量中的应用主要表现为工业测量系统的应用，大大的改善了传统方法的诸多缺点，其中，全站仪是近年来使用较多的一种测量系统，测试方法更加便捷、快速、精度高。

1 Leica TS30全站仪测量系统介绍

本文中以Leica TS30全站仪测量系统为例，介绍全站仪测量系统在天线表面精度测量中的应用。

Leica TS30全站仪是一款专为达到超高精度以及性能而设计的角度测量系统，具有高精准性的角度测量能力和先进的光电距离测量技术。拥有最高测距精度的POINT-EDM技术，整合了相位以及脉冲技术的优点。其无棱镜测程可以达到1000m，同时精度可以达到2mm+2ppm，有棱镜测程可以达到12000m以上，测距精度为0.6mm+1ppm，能够充分满足天线面精度测量要求。

图1 Leica TS30全站仪实物图

2 测量实施方案

全站仪测量系统的建立极为简单，只需一台全站仪，不需要系统定向，仪器整平后与系统软件平台联机即构成测量系统。测量过程中，全站仪架设在被测天线面前方，处于天线正面90?位置。根据天线面的大小以及形状选定测量目标点，这也是决定测量精度的一个重要因素。常见的天线类型多为平面天线和抛物面天线，两种天线的测点布设一般均可采取等距均匀取点，测点的密度根据天线尺寸而定。目标点布局完成后，利用Leica TS30全站仪的无棱镜测量功能，对天线表面目标点进行逐个测量。

TS30能够直接测量出被测点的XYZ空间坐标值，并统一归纳记录于其仪器自身建立的测量坐标系中，处理后，最终获得测量结果。

图2 某平面天线面目标点布局图

3 数据处理

数据处理的基本过程是：首先，将天线的三维坐标从测量坐标系转化到设计坐标系，通过该过程获取天线的位置参数（两坐标系间的平移和旋转参数）；其次，在设计坐标系中计算调整量或法向偏差，并统计表面精度。Leica TS30全站仪测量得到的是大量的离散点的三维坐标，对其的数据处理是准确反映天线主面精度的关键技术。不适当的数据处理方法可能得到错误的结果，正确的分析数据的处理结果尤为的重要。目前天线最优的测量数据处理的方法是CAD面型转换法。该法转换原理为：坐标转换的初值可手工输入或通过公共点坐标转换计算给出，然后将测量点投影到理论平面上，以投影点为公共点的设计坐标，重新进行坐标转换，获得新的转换参数，然后重复上述步骤，直到测量点相对于CAD曲面的点位精度最高时停止迭代计算，从而得出被测天线表面的最终精度。