一种基于倍频原理的干涉位移测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于倍频原理的干涉位移测量系统及方法，其中，光纤激光器发射的激光经光纤耦合器分成两路；第一路激光输入至光纤合束器；第二路激光经每一光纤环形器的第一端口、每一光纤环形器的第二端口输出至光纤探头，光纤探头将接收的光信号射向被测物体，被测物体反射的光依次经光纤探头、光纤环形器的第二端口、光纤环形器的第三端口、光纤滤波器输入至光纤合束器；光纤合束器将第一路激光和滤波后的光合为一束并输入至倍频晶体，倍频晶体对输入的光进行倍频处理后依次光电探测器、信号采集装置输入至数据处理装置。本测量系统采用倍频晶体调节信号光的频率，可以增加干涉条纹的数量，提高了低速测量的时间分辨率和测量精度。量精度。量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于倍频原理的干涉位移测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及高时间分辨的精密位移测量
，特别是涉及一种基于倍频原理的干涉位移测量系统及方法。

技术介绍

[0002]激光干涉测量技术是一种广泛应用的精密测量方法。目前常采用基于多普勒频移技术的激光位移干涉仪，波长为1550nm的激光位移干涉仪在进行低速测量时，产生的干涉条纹数量稀少，而物体的运动速度与干涉条纹的数量存在线性关系，干涉条纹数量太少会导致测量的时间分辨率较低，影响测量精度。为了解决低速测量时测量精度低的问题，本专利技术提出一种基于倍频原理的干涉位移测量系统及方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于倍频原理的干涉位移测量系统及方法，采用倍频晶体调节信号光的频率，可以增加干涉条纹的数量，提高了测量的时间分辨率，进而提高了测量精度。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于倍频原理的干涉位移测量系统，包括光纤激光器，光纤耦合器，至少一个光纤环形器，光纤探头，光纤滤波器，光纤合束器，倍频晶体，光电探测器，信号采集装置和数据处理装置；
[0006]所述光纤激光器发射的激光经所述光纤耦合器分成两路；
[0007]第一路激光输入至所述光纤合束器；
[0008]第二路激光经每一所述光纤环形器的第一端口接收，再由每一所述光纤环形器的第二端口输出至所述光纤探头，所述光纤探头将接收的光信号射向被测物体，所述被测物体反射的光经所述光纤探头输入至每一所述光纤环形器的第二端口，每一所述光纤环形器的第三端口将输入的光经所述光纤滤波器滤波后输入至所述光纤合束器；
[0009]所述光纤合束器将所述第一路激光和滤波后的光合为一束并输入至所述倍频晶体，所述倍频晶体对输入的光进行倍频处理后经所述光电探测器输入至所述信号采集装置，所述信号采集装置将采集的信号输入至所述数据处理装置；
[0010]所述数据处理装置，用于对输入的信号进行傅里叶变换，得到激光偏移频率与时间的线性关系，进而得到所述被测物体的移动位移。
[0011]可选的，所述光纤耦合器输出的信号光经第一光纤放大器后输入至所述光纤环形器的第一端口；所述光纤滤波器输出的光经第二光纤放大器后输入至所述光纤合束器。
[0012]可选的，所述第一光纤放大器和/或所述第二光纤放大器为掺饵光纤放大器。
[0013]可选的，所述信号采集装置采用示波器。
[0014]可选的，所述光纤激光器的中心波长为1550nm，输出功率为10mw，激光谱线宽度小于100KHZ。
[0015]可选的，所述光纤滤波器采用中心波长为1550nm的窄带滤波器。
[0016]本专利技术还提供一种基于倍频原理的干涉位移测量方法，包括：
[0017]获取信号采集装置采集的信号；
[0018]将所述信号采集装置采集的信号进行傅里叶变换，得到激光偏移频率与时间的线性关系；
[0019]根据所述激光偏移频率与时间的线性关系计算所述被测物体的移动位移。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术提供一种基于倍频原理的干涉位移测量系统，包括光纤激光器，光纤耦合器，至少一个光纤环形器，光纤探头，光纤滤波器，光纤合束器，倍频晶体，光电探测器，信号采集装置和数据处理装置；其中，所述光纤激光器发射的激光经所述光纤耦合器分成两路；第一路激光输入至所述光纤合束器；第二路激光经每一所述光纤环形器的第一端口接收，再由每一所述光纤环形器的第二端口输出至所述光纤探头，所述光纤探头将接收的光信号射向被测物体，所述被测物体反射的光经所述光纤探头输入至每一所述光纤环形器的第二端口，每一所述光纤环形器的第三端口将输入的光经所述光纤滤波器滤波后输入至所述光纤合束器；所述光纤合束器将所述第一路激光和滤波后的光合为一束并输入至所述倍频晶体，所述倍频晶体对输入的光进行倍频处理后经所述光电探测器输入至所述信号采集装置，所述信号采集装置将采集的信号输入至所述数据处理装置；所述数据处理装置，用于对输入的信号进行傅里叶变换，得到激光偏移频率与时间的线性关系，进而得到所述被测物体的移动位移。测量系统采用倍频晶体调节信号光的频率，可以增加干涉条纹的数量，提高了低速测量的时间分辨率和测量精度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1提供的一种基于倍频原理的干涉位移测量系统结构图；
[0024]图2为本专利技术实施例2提供的一种基于倍频原理的干涉位移测量方法流程图。
[0025]符号说明：
[0026]1：光纤激光器；2：光纤耦合器；3：第一光纤放大器；4：光纤环形器；5：光纤探头；6：被测物体；7：光纤滤波器；8：第二光纤放大器；9：光纤合束器；10：倍频晶体；11；光电探测器；12：信号采集装置；13：数据处理装置。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术的目的是提供一种基于倍频原理的干涉位移测量系统，采用倍频晶体调节
信号光的频率，可以增加干涉条纹的数量，提高了测量的时间分辨率，进而提高了位移测量精度。
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0030]实施例1
[0031]请参阅图1，本实施例提供一种基于倍频原理的干涉位移测量系统，包括光纤激光器1，光纤耦合器2，至少一个光纤环形器4，光纤探头5，光纤滤波器7，光纤合束器9，倍频晶体10，光电探测器11，信号采集装置12和数据处理装置13；
[0032]所述光纤激光器1发射的激光经所述光纤耦合器2分成两路；
[0033]其中，所述光纤激光器1的中心波长为1550nm，输出功率为10mw，激光谱线宽度小于100KHZ。
[0034]第一路激光输入至所述光纤合束器9；第二路激光经每一所述光纤环形器4的第一端口接收，再由每一所述光纤环形器4的第二端口输出至所述光纤探头5，所述光纤探头5将接收的光信号射向被测物体6，所述被测物体6反射的光经所述光纤探头5输入至每一所述光纤环形器4的第二端口，每一所述光纤环形器4的第三端口将输入的光经所述光纤滤波器7滤波后输入至所述光纤合束器9；
[0035]对于光纤探头5来说，可以采用双芯光纤探头5，光纤环形器4第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倍频原理的干涉位移测量系统，其特征在于，包括光纤激光器，光纤耦合器，至少一个光纤环形器，光纤探头，光纤滤波器，光纤合束器，倍频晶体，光电探测器，信号采集装置和数据处理装置；所述光纤激光器发射的激光经所述光纤耦合器分成两路；第一路激光输入至所述光纤合束器；第二路激光经每一所述光纤环形器的第一端口接收，再由每一所述光纤环形器的第二端口输出至所述光纤探头，所述光纤探头将接收的光信号射向被测物体，所述被测物体反射的光经所述光纤探头输入至每一所述光纤环形器的第二端口，每一所述光纤环形器的第三端口将输入的光经所述光纤滤波器滤波后输入至所述光纤合束器；所述光纤合束器将所述第一路激光和滤波后的光合为一束并输入至所述倍频晶体，所述倍频晶体对输入的光进行倍频处理后经所述光电探测器输入至所述信号采集装置，所述信号采集装置将采集的信号输入至所述数据处理装置；所述数据处理装置，用于对输入的信号进行傅里叶变换，得到激光偏移频率与时间的线性关系，进而得到所述被测物体的移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小龙，张世伟，王志远，郭顺和，范端，罗胜年，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：