无导轨的绝对距离测量方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种无导轨的绝对距离测量方法和系统，涉及激光测距领域。其中激光器输出具有不同中心波长和重复频率的第一和第二光脉冲序列，第一光学处理器件将第一光脉冲序列进行光谱扩展，以便使第一和第二光脉冲序列的光谱重叠；待测距装置使第一光脉冲序列分别通过目标镜和参考镜的反射，以生成目标脉冲序列和参考脉冲序列；光学干涉装置使第二光脉冲序列分别与目标脉冲序列和参考脉冲序列进行干涉，以生成目标干涉信号和参考干涉信号；信息处理装置利用目标干涉信号和参考干涉信号的相位谱线之差，得到目标臂和参考臂之间的距离差。本发明专利技术极大简化了测距系统复杂程度，使无导轨绝对测距方法可真正应用在实际测量场合。

【技术实现步骤摘要】
无导轨的绝对距离测量方法和系统
本专利技术涉及激光测距领域，特别涉及一种无导轨的绝对距离测量方法和系统。
技术介绍
长度测量是最基本的测量，长度单位“米(m)”在国际单位制(SI)中被列为七个基本单位之一。大长度或大尺寸的精确测量在高端装备制造、空间工程和计量技术等领域有着广泛的应用，在前沿科学和先进技术的基础研究方面具有重要的科学意义。激光干涉法是长度测量中精度最高的方法，但传统的激光干涉仪通常采用增量式的位移测量方法，需要预先配备供测量镜移动的、长度至少大于被测距离的精密平直导轨，并且测量过程中条纹计数不能中断，这极大地限制了它的应用。在导轨不能铺设、导轨长距离平直度不够或者测量过程不能连续进行的场合，上述方法根本无法使用。因此，开展大长度、高精度的绝对距离测量技术研究及仪器研制，对提升我国重大精密工程、空间科学实验研究和精密计量技术的原始创新能力具有重要科学意义。在绝对大长度测量领域，测量量程、测量精度和测量速度这三个要素是最受关注的重点。传统大长度绝对距离测量可分为飞行时间法和干涉测量法两大类。飞行时间法通过测量脉冲发射和返回之间的时间间隔来确定测量距离，虽然测量范围大，但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无导轨的绝对距离测量系统，其特征在于，包括：激光器，用于输出光脉冲序列，其中光脉冲序列中包括具有不同的中心波长和重复频率的第一光脉冲序列和第二光脉冲序列；第一光学处理器件，用于从激光器输出的光脉冲序列中分离出第一光脉冲序列和第二光脉冲序列，将第一光脉冲序列进行光谱扩展，以便使第一光脉冲序列和第二光脉冲序列的光谱重叠；待测距装置，用于使光谱扩展后的第一光脉冲序列分别通过待测距装置中的目标镜和参考镜的反射，以生成目标脉冲序列和参考脉冲序列；光学干涉装置，用于使第二光脉冲序列分别与目标脉冲序列和参考脉冲序列进行干涉，以生成目标干涉信号和参考干涉信号；信息处理装置，用于采集目标干涉信号和参考干涉信...

【技术特征摘要】
1.一种无导轨的绝对距离测量系统，其特征在于，包括：激光器，用于输出光脉冲序列，其中光脉冲序列中包括具有不同的中心波长和重复频率的第一光脉冲序列和第二光脉冲序列；第一光学处理器件，用于从激光器输出的光脉冲序列中分离出第一光脉冲序列和第二光脉冲序列，将第一光脉冲序列进行光谱扩展，以便使第一光脉冲序列和第二光脉冲序列的光谱重叠；待测距装置，用于使光谱扩展后的第一光脉冲序列分别通过待测距装置中的目标镜和参考镜的反射，以生成目标脉冲序列和参考脉冲序列；光学干涉装置，用于使第二光脉冲序列分别与目标脉冲序列和参考脉冲序列进行干涉，以生成目标干涉信号和参考干涉信号；信息处理装置，用于采集目标干涉信号和参考干涉信号，并利用目标干涉信号和参考干涉信号的相位谱线之差，得到目标镜对应的目标臂和参考镜对应的参考臂之间的距离差。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第二光学处理器件，用于将第二光脉冲序列分为第一本地脉冲序列和第二本地脉冲序列，以便光学干涉装置使用第一本地脉冲序列分别与目标脉冲序列和参考脉冲序列进行干涉。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，第一本地脉冲序列的光功率小于第二本地脉冲序列的光功率。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：光电探测器，用于探测第二本地脉冲序列的重复频率，以作为信息处理装置的信号采集时钟信号。5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，信息处理装置用于在时域上采集目标干涉信号和参考干涉信号，分别对采集的目标干涉信号和参考干涉信号进行时频域变换，以分别得到目标干涉信号对应的第一相位谱线和参考干涉信号对应的第二相位谱线，通过利用第一相位谱线和第二相位谱线之差，得到目标臂和参考臂之间的距离差。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，第一相位谱线和第二相位谱线之差与目标臂和参考臂之...

【专利技术属性】
技术研发人员：方占军，林百科，曹士英，林弋戈，王强，赫明钊，孟飞，李烨，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11