三光路结构的调频连续波重采样测距方法

发布时间：2024-03-02 15:40

　　调频重采样是一种绝对测距技术。这种方法采用的光源波长随时间变化,形成一束宽光谱激光。激光在各时刻的波长通过辅助干涉装置进行测量,并对其中频率间隔相同的部分进行重采样,使调频测距系统具有较大的线性光谱带宽,较高的分辨率及精度。在实际测量过程中,测量装置本身及待测物都容易受到振动的影响,导致待测距离及辅助光纤长度发生变化,引入测距误差。针对这个问题,分析了振动对重采样测量结果产生的误差:(1)待测物的移动引入一个多普勒频移分量;(2)辅助光纤的振动使重采样频率也发生变化。为了弥补这两种误差,提出了一种三光路结构的补偿方法,在辅助光路中,使用一种光路结构简单小巧,且测量速度更快的全光纤马赫泽德干涉仪等效代替光谱仪,实时的监测信号光的瞬时频率。在测量光部分,在测量光路中引入两个部分反射镜产生两路补偿光信号,并通过FFT算法产生频谱。频谱的三个峰值分别与三路信号相对应。通过测量信号与其中一路补偿信号的峰值相减即可补偿多普勒误差,通过两路补偿信号的频率差与相对距离的比值即可得出实际的辅助光纤长度。实验证明,传统的重采样测距方法精度为23.6μm,三光路测距方法的精度可达到11μm,可见这种方法能够...

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【部分图文】：

图1三光路测距系统

为了消除实验平台振动以及光纤振动对测量结果的影响,研究中提出了一种三光路测量装置,在等频率间隔重采样测量系统的基础上增加了两个相对位置固定不变的部分反射镜。如图1所示,三光路测距装置的基本结构由两个并联的干涉装置组成,一个是测量干涉装置,另一个是辅助干涉装置,测量干....

图2实验平台振动测量值

为了对比补偿方法对振动的抑制效果,在实验平台上放置一个偏心电机模仿振源,使光学平台处于振动的干扰环境下,通过光纤测振仪对光学平台沿测量光方向的横向振动分量进行实时监测,测量结果如图2所示。由图2可知,在偏心电机转动的情况下,实验平台沿测量光路的方向会发生一个微小的振动....

图3三光路实验测量装置的频谱图

图4(a)为重采样测量系统测得的反射镜MT与MB2之间的距离,其中红线为通过重采样测量方法测得的距离值,蓝线为激光干涉仪测得的距离值,绿色点线为重采样方法测得的平均值,紫色点线为标定的平均值。图4(b)为三光路测量系统测得的反射镜MT与MB2之间的距离,其中红线为通过....

图4MT反射镜与MB1部分反射镜之间距离的测量结果

图3三光路实验测量装置的频谱图图5是三光路系统和重采样系统对反射镜MT与MB2部分反射镜之间距离的测量误差,其中红线为重采样方法的测量值相对激光干涉仪测量值的误差(即补偿前的测量误差),蓝线为三光路补偿方法的测量值相对激光干涉仪的误差(即补偿后的测量误差),红色点线是补偿....

本文编号：3917037