【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光测距装置及方法，具体涉及一种双读数头长距离外差混频激光测距装置及方法。
技术介绍
1、随着科技的飞速发展，基于激光测距的测量装置能够在空间碎片探测、卫星测距、空间站交接及靶场光电测量中得到广泛应用，而实现长距离的高精度测量是实现特殊环境下的长距离人为精准控制的基础，比如太空、高温、低温、密封等空间内。但激光测距装置是以激光波长作为测量光尺，波长移动的周期和测距位移量相互一一对应，极易受到测量环境中的温度高低变化、大气气压强度、环境相对湿度等影响激光波长的稳定性，引起激光波长传播距离越远，则引入的测距误差就会越大。
2、激光测距按照不同的激光测距手段可划分为主动测距和被动测距，其中主动测距是利用不同光源照明光来获取光位移信息，而被动测距是借助目标的环境光得到距离信息，目前比较常见的主动测距手段有脉冲法、飞秒时间法、多波长法、相位法等，通过调频或移相等方式进行距离测量。但应用于超精密、长距离的激光测距产品均处于实验室理论阶段，而实际适用中还存在环境影响和干扰噪声影响条纹对比度等缺陷，导致现有激光测距方法不能满足长距离和高精度位移测量，进而无法满足高端领域超精密测距的工业化生产的重要需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种双读数头长距离外差混频激光测距装置及方法，以解决现有的激光测距方法不能满足长距离和高精度位移测量的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特殊之处在于，包括：>
3、单频激光器，用于发射入射激光；
4、第一分光棱镜，设置在所述入射激光所在光路上，用于将入射激光按能量分光，反射形成参考光，透射形成测量光；
5、第二分光棱镜，设置在测量光所在的光路上，用于将测量光按能量分光，反射形成低精度测量光，透射形成高精度测量光；
6、第一声光调制器和高精度测量读数头，沿高精度测量光出射方向依次设置；所述第一声光调制器用于调制高精度测量光的光线频率；所述高精度测量读数头接收高精度测量光使其多次入射至待测基准镜，并接收经待测基准镜反射的光线；
7、第二声光调制器和低精度测量读数头，沿低精度测量光出射方向依次设置；所述第二声光调制器用于调制低精度测量光的光线频率，且与第一声光调制器调制后的光线频率一致；所述低精度测量读数头接收低精度测量光使其多次入射至待测基准镜，并接收经待测基准镜反射的光线；所述高精度测量读数头测量精度是低精度测量读数头测量精度的n倍，n＞1；
8、第一光电接收器，设置在参考光所在的光路上，用于接收参考光，以获取参考光的本振信号；
9、第二光电接收器，设置在高精度测量读数头背向待测基准镜的一侧，用于接收经高精度测量读数头出射光线，以获取高精度测量光的测量信号和主振信号；
10、第三光电接收器，设置在低精度测量读数头背向待测基准镜的一侧，用于接收经低精度测量读数头出射的光线，以获取低精度测量光的测量信号和主振信号；
11、上位机，分别与第一光电接收器、第二光电接收器及第三光电接收器连接，用于根据所述本振信号、高精度测量光的测量信号和主振信号、低精度测量光的测量信号和主振信号获取长距离位移的测量结果。
12、进一步地，还包括：
13、第一偏振片，位于第一分光棱镜与第一光电接收器之间，且设置在参考光所在的光路上；
14、第二偏振片，位于第二分光棱镜和第一声光调制器之间，且设置在高精度测量光所在的光路上；
15、第三偏振片，位于第二分光棱镜和第二声光调制器之间，且设置在低精度测量光所在的光路上。
16、进一步地，还包括：
17、反射镜，设置在第二分光棱镜和第三偏振片之间，用于改变低精度测量光的方向，使得高精度测量光与低精度测量光相互平行。
18、进一步地，还包括：
19、第一光纤耦合器，设置在第一声光调制器和高精度测量读数头之间的高精度测量光所在光路上，用于将调制后的高精度测量光进行合束，并以水平方向垂直入射至低精度测量读数头；；
20、第二光纤耦合器，设置在第二声光调制器和低精度测量读数头之间的低精度测量光所在光路上，用于将调制后的低精度测量光进行合束，并以水平方向垂直入射至低精度测量读数头。
21、进一步地，所述高精度测量读数头和低精度测量读数头，二者与待测基准镜的距离一致。
22、本专利技术还提供了一种双读数头长距离外差混频激光测距方法，采用上述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
23、步骤1、单频激光器发射入射激光；第二分光棱镜按能量将入射激光按能量分光，反射形成参考光，透射形成测量光；
24、步骤2、第一光电接收器接收参考光，获取参考光的本振信号；第二分光棱镜按能量将测量光分光，反射形成低精度测量光，透射形成高精度测量光；
25、步骤3、第一声光调制器和第二声光调制器分别对高精度测量光和低精度测量光进行频率调制，高精度测量光和低精度测量光频率一致后，分别入射至高精度测量读数头和低精度测量读数头；
26、步骤4、进行以下两个运行阶段；
27、第一运行阶段：
28、4.1、高精度测量读数头使高精度测量光多次入射至待测基准镜，经待测基准镜反射后被第二光电接收器接收，第二光电接收器获取高精度测量光的测量信号和主振信号；低精度测量读数头使低精度测量光多次入射至待测基准镜，经待测基准镜反射后被第三光电接收器接收，第三光电接收器获取低精度测量光的测量信号和主振信号；所述高精度测量读数头测量精度是低精度测量读数头测量精度的n倍，n＞1；
29、4.2、高精度测量光的测量信号和主振信号分别与所述本振信号进行外差混频，通过上位机对混频信息进行相位差精密测量；低精度测量光的测量信号和主振信号分别与所述本振信号进行外差混频，通过上位机对混频信息进行相位差精密测量；
30、4.3、高精度测量读数头和低精度测量读数头同时在短距离内步进相同的距离，在同一距离内进行相位锁定，使得低精度相位和高精度相位一一对应；
31、第二运行阶段：
32、4.4、低精度测量读数头识别正弦信号并进行信号转换及波形变换处理，通过上位机进行计数，计数的整数值为第一运行阶段内低精度测量读数头单次运行周期的整数值，计数的小数值为去掉整数后的余数；将整数值反馈至低精度测量读数头，通过低精度测量读数头和第一阶段高精度测量读数头对应相位关系，获取整数数值部分；余数反馈至高精度测量读数头，通过高精度测量读数头运行获取小数数值部分；其中，低精度计数整数值的单次运行周期相位以高精度计数整数值的单次运行周期相位值为基准；
33、4.5、将所述整数数值部分与小数数值部分进行合并，得到长距离位移的测量结果。
34、进一步地，步骤3中，高精度测量光被第一声光调制器调制后还经第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求4所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于：所述高精度测量读数头(801)和低精度测量读数头(802)，二者与待测基准镜(9)的距离一致。
6.一种双读数头长距离外差混频激光测距方法，采用权利要求1-5任一所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权里要求6所述的双读数头长距离外差混频激光测距方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的双读数头长距离外差混频激光测距装置，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹云飞，李朝辉，赵建科，马臻，魏紫薇，刘勇，毛振，刘金博，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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