izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-6-3-7izmertech-1905Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSИзмерение параметров углового движения зеркала сканирующего устройстваMeasurement of the angular motion parameters of the mirror of the scanning devicehttps://orcid.org/0000-0002-6254-3145ПавловП. А.PavlovP. A.

Пётр Алексеевич Павлов

Санкт-Петербург

Petr A. Pavlov

St. Petersburg

pavl-petr@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6666-995XИващенкоЕ. М.IvashchenkoE. M.

Елена Михайловна Иващенко

Санкт-Петербург

Elena M. Ivashchenko

St. Petersburg

emivashenko@etu.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University “LETI”Russian Federation2021030820230637Copyright © Павлов П.А., Иващенко Е.М., 20232023Павлов П.А., Иващенко Е.М.Pavlov P.A., Ivashchenko E.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1905

Изучено сканирующее устройство для системы космического мониторинга окружающей среды. Основное внимание уделено исследованию параметров углового движения зеркала сканирующего устройства, поскольку равномерность вращения зеркала во многом определяет качество изображения поверхности Земли. Рассмотрен принцип и проанализированы результаты измерения параметров вращения в широком угловом диапазоне. Измерения выполнены с помощью динамического гониометра-автоколлиматора, откалиброванного на Государственном первичном эталоне единицы плоского угла ГЭТ 22-2014. Рассчитаны повторяемость средней угловой скорости зеркала сканирующего устройства и повторяемость начального угла сканирования. Отмечена нестационарность по математическому ожиданию и дисперсии в случайных отклонениях углового движения зеркала от линейного закона сканирования. С помощью вейвлет-анализа выявлена периодичность возбуждения колебаний в низкочастотной области спектра. Показана возможность применения динамического гониометра-автоколлиматора при измерении не только углового положения зеркала сканирующего устройства, но и угловой скорости.

A scanning device for a space-based environmental monitoring system has been investigated. The main attention is paid to the study of the parameters of the angular motion of the mirror of the scanning device, the uniformity of rotation of which largely determines the quality of the image of the Earth's surface. The principle and results of measuring the parameters of the mirror rotation carried out in a wide angular range are considered. The measurements were performed using a dynamic goniometer-autocollimator, which has been calibrated at the State Standard of Plane Angle Unit GET 22-2014. The repeatability of the average angular velocity of the scanning device mirror and the repeatability of the initial scanning angle are calculated. Nonstationarity in mathematical expectation and variance in random deviations of the angular motion of the mirror from the linear law of scanning is noted. The use of wavelet analysis revealed the frequency of excitation of oscillations in the low-frequency region of the spectrum. The possibility of using the a dynamic goniometer-autocollimator for measuring not only the angular position of the scanning device mirror, but also the angular velocity is shown.

динамический гониометр-автоколлиматорсканирующее устройствопогрешность измеренияdynamic goniometer-autocollimatorscanning devicemeasurement errorReferencesРожавский Э. И., Моисеев П. П. Прецизионные оптико-механические сканирующие устройства системы дистанционного зондирования МСУ-ГС // Механика, управление и информатика. 2009. № 1. C. 503–509.Rozhavskii E. I., Moiseev P. P., Precizionnye optikomehanicheskie skanirujushhie ustrojstva sistemy distancionnogo zondirovanija MSU-GS [Precision optical-mechanical scanning devices of the MSU-GS remote sensing system], Mechanics, control and informatics, 2009, no. 1, pp. 503–509. (In Russ.)Павлов П. А. Разработка и исследование высокоточных лазерных гониометрических систем: автореф. дис. докт. техн. наук (СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПб., 2008).Pavlov P. A., Extented abstract of doctoral dissertation in Technical Sciences (Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg, 2008). (In Russ.)Филатов Ю. В. Методы и средства лазерной гониометрии: автореф. дис. докт. техн. наук (ЛИТМО, СПб., 1992).Yu. V. Filatov, Extented abstract of doctoral dissertation in Technical Sciences (LITMO, Leningrad, 1991). (In Russ.)Павлов П. А., Филатов Ю. В., Юдин A. M. Лазерное угломерное устройство с расширенным диапазоном измерения // Изв. Ленингр. электротехн. ин-та. 1990. № 427. С. 63.Pavlov P. A., Filatov Yu. V., Yudin A. M., Lazernoe uglomernoe ustrojstvo s rasshirennym diapazonom izmerenija [Extended range laser goniometer], Izvestija LETI [Bulletin of the Leningrad Electrotechnical Institute]. 1990, no. 427, p. 63. (In Russ.)Борн М., Вольф Э. Основы оптики: Пер. с англ. Москва: Наука, 1970. 720 с.Max Born, Emil Volf, Principles of Optics, Oxford, Pergamon Press, 1959.Глаголев И. П., Дорохин Ю. П., Мамич В. Ф., Смирнов В. А., Фатеев В. Д. Двухканальный прецизионный преобразователь угла // Измерительная техника. 1991. № 4. С. 8–11.Glagolev I. P., Dorokhin Yu. P., Mamich V. F., Smirnov V. A., Fateev V. D., Measurement Techniques, 1991, vol. 34, pp. 325– 329. https://doi.org/10.1007/BF00979302Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. Москва: Мир, 1989. 540 с.Julius S. Bendat, Allan G. Piersol, Random Data Analysis and Measurement Procedures, New York, Wiley, 1971, 407 p.Mallat S. G., A Wavelet Tour of Signal Processing, 3rd ed., Academic Press, 2008, 832 p.Mallat S. G., A Wavelet Tour of Signal Processing, 3rd ed., Academic Press, 2008, 832 p.Pukhova V. M., Kustov T. V., Ferrini G., 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), January 29 – February 1, 2018, Moscow – St. Petersburg, Russia, IEEE Publ., 2018, pp. 1141–1145. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2018.8317292Pukhova V. M., Kustov T. V., Ferrini G., 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), January 29 – February 1, 2018, Moscow – St. Petersburg, Russia, IEEE Publ., 2018, pp. 1141–1145. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2018.8317292Pukhova V., Ferrini G., IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Scanning Probe Microscopy 2017 (SPM-2017), August 27–30 2017, Ekaterinburg, Russia, 2017, vol. 256, 012004. https://doi.org/10.1088/1757-899X/256/1/012004Pukhova V., Ferrini G., IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Scanning Probe Microscopy 2017 (SPM-2017), August 27–30 2017, Ekaterinburg, Russia, 2017, vol. 256, 012004. https://doi.org/10.1088/1757-899X/256/1/012004Ashmead J., Quanta, 2012, vol. 1, no. 1, pp. 58–70. https://doi.org/10.12743/quanta.v1i1.5Ashmead J., Quanta, 2012, vol. 1, no. 1, pp. 58–70. https://doi.org/10.12743/quanta.v1i1.5Wang Liqin, Cui Li, Zheng Dezhi, Gu Le, Chinese Journal of Aeronautics, 2008, vol. 21, no. 1, pp. 86–96. https://doi.org/10.1016/S1000-9361(08)60012-6Wang Liqin, Cui Li, Zheng Dezhi, Gu Le, Chinese Journal of Aeronautics, 2008, vol. 21, no. 1, pp. 86–96. https://doi.org/10.1016/S1000-9361(08)60012-6Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 2. Москва: Машиностроение, 2001. 912 с.Anuryev V. I., Spravochnik konstruktora-mashinostroitelja [Handbook of the constructor-machine builder], vol. 2, Moscow, Mechanical Engineering Publ., 2001, 912 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.