一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法技术

一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法，涉及激光雷达相位解调技术领域。本发明专利技术是为了解决现有绝对距离测量方法存在精度低及测量范围受限的问题。本发明专利技术所述的一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法，扫频光源射出的光信号输入至第一耦合器后分为两束光信号，两束光信号分别输入至测量干涉仪和辅助干涉仪；用椭圆拟合算法补偿输出信号的非对称性。利用反正切和解包裹运算对测量干涉仪与辅助干涉仪信号相位进行高精度提取，接着对测量干涉仪的相位滤波，低频部分直接解算目标的相对位移，高频部分先解算信号的包络，再解算辅助干涉仪相位的包络，最后两个包络作比值，消除调制带宽波动的影响，解算目标的绝对距离。距离。距离。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法


[0001]本专利技术属于激光雷达相位解调


技术介绍

[0002]线性调频连续波激光雷达具有很大的调频带宽，可以获得很高的距离分辨力和测距精度，但是线性调频调制过程复杂，受非线性影响严重会给测量过程带来很大的麻烦。而正弦调频干涉测量因其调制简单、无测量盲区、非线性影响小的优势，在大尺寸工件三维形貌测量等领域表现愈加突出。其技术核心是扫频干涉技术(Frequency scanning interferometry,FSI)，基本原理是通过光电探测器测量发射信号与回波信号干涉所形成的中频差拍信号，进而提取频域特征来解算绝对距离。但是，正弦调频干涉的拍信号是一个过零频的宽带信号，其拍频不再是一个定值，没法直接通过频谱分析求得目标的距离信息，为了进行高精度的绝对距离测量，必须对上述问题进行校正，否则会严重影响测量精度。
[0003]针对正弦调频测量的问题已经吸引了众多学者的研究与讨论。Jesse Zheng通过求拍信号频率平均值的方法，计算出了定值拍频，实现了绝对距离的测量，但是测量精度低，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法，其特征在于，具体为：将扫频光源(1)射出的光信号输入至第一耦合器(2)，第一耦合器(2)将输入的光信号分为两束光信号，且该两束光信号分别输入至测量干涉仪和辅助干涉仪；利用椭圆拟合算法分别补偿测量干涉仪输出的测量干涉信号E
m
(t)的非对称性以及辅助干涉仪输出的辅助干涉信号E
f
(t)的非对称性；利用反正切和解包络运算方式分别提取测量干涉信号E
m
(t)的相位与辅助干涉信号E
f
(t)的相位对相位中的高频项进行高通滤波获得高通滤波结果对相位中的低频项进行低通滤波获得低通滤波结果利用低通滤波结果根据下式获得被测目标的振幅ΔR(t)：其中，c为光速，ω0为扫频光源(1)射出光信号的光频；分别对和解包络，并分别获得的包络Z
m
和的包络Z
f
，将Z
m
和Z
f
作比，获得被测目标的绝对距离R
m
。2.根据权利要求1所述的一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法，其特征在于，所述测量干涉仪包括第二耦合器(3)、环形器(4)、测量用3
×
3耦合器(6)和三个测量光电探测器(7)，所述第一耦合器(2)输出的一束光信号入射至第二耦合器(3)，第二耦合器(3)将输入的光信号分为两束，其中一束输入至测量用3
×
3耦合器(6)，另一束通过环形器(4)聚焦至被测目标，被测目标反射的光信号通过环形器(4)输入至测量用3
×
3耦合器(6)，测量用3
×
3耦合器(6)将输入的光信号分为三束分别输入至三个测量光电探测器(7)的光敏面，三个测量光电探测器(7)输出的信号共同作为测量干涉仪的测量干涉信号E
m
(t)。3.根据权利要求2所述的一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法，其特征在于，所述辅助干涉仪包括第三耦合器(8)、辅助用3
×
3耦合器(9)和三个辅助光电探测器(10)，所述第一耦合器(2)输出的另一束光信号入射至第三耦合器(8)，第三耦合器(8)将输入的光信号分为两束后输入至辅助用3
×
3耦合器(9)，所述第三耦合器(8)至辅助用3
×
3耦合器(9)之间的两束光信号存在光程差，辅助用3
×
3耦合器(9)将输入的光信号分为三束分别输入至三个辅助光电探测器(10)的光敏面，三个辅助光电探测器(10)输出的信号共同作为辅助干涉仪的辅助干涉信号E
f
(t)。4.根据权利要求3所述的一种基于正弦调频干涉的动态绝对距离测量方法，其特征在于，所述三个测量光电探测器(7)输出的信号E
m1
(t)、E
m2
(t)和E
m3
(t)表达式分别如下：(t)表达式分别如下：
其中，H
m1
、H
m2
、H
m3
分别为三个测量光电探测器(7)输出信号的直流量，D
m1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘雨，姜昊天，孟祥彬，刘国栋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：