实施方案
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 双干涉光路调频连续波激光测距信号处理方法,具体步骤如下:
[0024] 步骤1、如图1和2所示,搭建双干涉光路调频连续波激光测距系统,可调谐激光器1发射光频线性调制的窄线宽激光,分别进入测量干涉系统和参考干涉系统。在测量干涉系统中,激光被分为两路,其中一路激光依次经过光环形器2和准直透镜3投射至逆反射棱镜4,被逆反射棱镜4反射后再依次经过准直透镜3和光环形器2投射至第一光电探测器6表面与另一路激光汇合,发生干涉,得到拍频信号beat1。参考干涉系统为不等臂马赫增德尔干涉系统,延迟光纤8令进入参考干涉系统两个干涉臂的激光出现光程差,在第二光电探测器
7表面发生干涉,得到拍频信号beat2。其中,双干涉光路调频连续波激光测距系统包括可调谐激光器1、量干涉系统、参考干涉系统、高速数据采集系统5、第一光电探测器6和二光电探测器7。
[0025] 步骤2、高速数据采集系统5的通道CH1和通道CH2分别对测量干涉系统得到的拍频信号beat1和参考干涉系统得到的拍频信号beat2进行采集,得到信号sig1和sig2。
[0026] 步骤3、对信号sig1和sig2进行极值提取,得到信号sig1的极值点集E1和信号sig2的极值点集E2。
[0027] 步骤4、如图3所示,将可调谐激光器1的调制开始信号发出后信号sig2的第一个极值点作为计数起始点b;可调谐激光器1的调制终止信号发出后,信号sig2的第一个极值点作为计数终止点s。
[0028] 步骤5、计算计数过程中,即点b和点s之间对应的时间段内,信号sig1和sig2的极值点数量,分别记为n1和n2。如图3所示,测量得到点b与信号sig1的第一个极值点f之间的相位为p1,点s与信号sig1的最后一个极值点e之间的相位为p2。
[0029] 步骤6、将测得的n1、n2、p1和p2代入如下测距公式得到逆反射棱镜4与准直透镜3的距离:
[0030]
[0031] 式中,dis为参考干涉系统的光程差,n为空气折射率,EV为参考干涉系统的干涉臂臂长补偿值。
[0032] 应用实例:
[0033] 如图2所示,将被测的逆反射棱镜4设置在距离测距系统约5.5m处,固定于纳米微动台上,设置可调谐激光器1的功率为10mW,调制范围为1530~1550nm,扫描速度为8nm/s,不等臂马赫增德尔干涉系统的光程差dis=44046mm。进行测量后得到n1=331459、n2=839082、p1=0.23、p2=0.02、EV=3229.124mm,计算得到被测逆反射棱镜4与准直透镜3的距离z=5470.532mm。为了证明测量分辨力,控制纳米微动台移动50μm进行第二次测量,得到测量结果为z=5470.589mm,证明了本发明的测量分辨力可以达到50μm。通过上述实例验证了利用该双干涉光路调频连续波激光测距信号处理方法可以实现高分辨力的调频连续波激光测距。
[0034] 尽管上面结合附图对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。