【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光传感测量，具体为一种半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，还涉及一种半导体激光器自混合干涉双通道位移测量方法。
技术介绍
1、微位移参数的测量在几何参数测量中一直有着重要的地位，军工、医疗、航空和精密机械等诸多实际应用场合都体现了对微位移测量的需求。伴随着上世纪六十年代半导体激光器的问世，激光测量技术一直是众多学者关注的重点方向，利用激光技术来进行微位移的测量成为许多研究人员的选择。
2、激光自混合干涉技术是近些年来发展的一项精密光学非接触测量的技术，具有精度高、灵敏度高和抗电磁干扰等优点。与传统的光学干涉仪相比，该技术的测量系统只有一个通道、结构简单紧凑、易准值、不依赖激光器的类型。目前，激光自混合干涉技术已广泛应用于传统物理量测量，例如位移、速度、距离等物理量。现如今在工业生产，医学领域也有所应用，包括三维形貌的测量、人体血压、血液流速的测量、耳蜗薄膜震动测量等。随着激光自混合干涉技术的模型和测量技术不断地发展，目前已经实现了纳米级的位移测量精度，十微米级的距离测量精度和优于1％的相对测速精度。
3、现如今，国内外研究人员多数是利用自混合干涉来进行单通道测量，双通道测量的研究鲜有报道，而在一些需要双通道或者多通道测量的条件下，例如天然气管道需要进行两个或多个方向测量，医学需要对人体进行二维探测等情况下，则需要完全相同的两套实验装置来达到测量目的，由此双通道的测量研究显得至关重要。而国内少数双通道的研究结构复杂、仅能用于两个外部目标物体频率相差较大的场合。
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1、本专利技术的第一个目的是提供一种半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，解决了国内现有双通道测量结构复杂、仅能应用于两个目标物体运动频率相差较大的场合的问题，提高了检测效率，避免了重复的二次测量。
2、本专利技术的第二个目的是提供一种半导体激光器自混合干涉双通道位移测量方法。
3、本专利技术所采用的第一个技术方案是，半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，包括半导体激光器、透镜分光单元、第一目标反射物、第二目标反射物、信号处理电路、数据采集处理单元；
4、来自半导体激光器的发射光束进入透镜分光单元射出后分别垂直入射到第一目标反射物、第二目标反射物，再被第一目标反射物、第二目标反射物反射，形成反馈光束；反馈光束按原光路返回进入半导体激光器中形成自混合干涉电流信号；
5、还包括有温度控制器、驱动器及信号发生器；温度控制器及驱动器均与半导体激光器连接；驱动器还与信号发生器连接；半导体激光器及数据采集处理单元均与信号处理电路连接。
6、本专利技术的特征还在于，
7、半导体激光器包括有光电探测器和激光二极管；
8、透镜分光单元包括有在激光二极管所发射的光波的光轴上依次设置的准直透镜、聚焦透镜及分光片；
9、激光二极管来发射光束进入准直透镜中心、聚焦透镜中心再经过分光片中心(分光片4斜45度摆放)出射后，分别垂直入射到第一目标反射物、第二目标反射物，分别再被第一目标反射物、第二目标反射物反射，形成反馈光束；反馈光束按原光路返回进入激光二极管，反馈光束与发激二极管发射光束形成自混合干涉电流信号；光电探测器获取自混合干涉信号；温度控制器与驱动器均与激光二极管连接；光电探测器与信号处理电路连接。
10、信号处理电路包括有依次连接的电流电压转换电路、两级放大电路及两级滤波电路，还包括有电源电路；电流电压转换电路、两级放大电路及两级滤波电路均与电源电路连接；
11、电流电压转换电路还与光电探测器连接；两级滤波电路还与数据采集处理单元连接。
12、数据采集处理单元包括依次连接的采集卡及计算机；采集卡与两级滤波电路连接。
13、本专利技术所采用的第二个技术方案是，半导体激光器自混合干涉双通道位移测量方法，具体包括以下步骤：
14、步骤1、采用上述装置，获取两路的自混合干涉信号；
15、步骤2：将获取的两路自混合干涉信号经过信号处理电路处理；
16、步骤3：通过采集卡把经过信号处理电路处理后的两路自混合干涉信号采集传输到计算机并且将信号发生器通过采集卡将设置的调制锯齿波电流信号采集传输至计算机保存为锯齿波电压信号tr(t)为后续信号处理，进行半导体激光器自混合干涉双通道位移测量得到双通道的位移运动信息。
17、本专利技术的特征还在于，
18、步骤1具体为：
19、打开驱动器、温度控制器，启动半导体激光器，半导体激光器中的激光二极管发射激光，激光依次经过准直透镜、聚焦透镜再经过分光片分别照射在距离半导体激光器不同距离的第一目标反射物及第二目标反射物，激光被反射后经原光路返回至半导体激光器中激光二极管，两路反馈光束与激光二极管发射光束形成自混合干涉电流信号，信号放生器连接着驱动器给激光二极管添加调制波，半导体激光器内的光电探测器来获取自混合干涉电流信号。
20、步骤2的具体处理过程为：通过电流电压转换将自混合干涉电流信号转换为自混合干涉电压信号、两级放大将自混合干涉电压信号放大至一定倍数、两级滤波滤除放大后自混合干涉电压信号的噪声，截止频率100khz。
21、步骤3中进行半导体激光器自混合干涉双通道位移测量的具体流程为：
22、首先确认：采集的自混合干涉电压信号由公式(1)表示：
23、
24、式中，p0为不存光反馈时激光器出射光波的初始光功率，η表示半导体激光器功率电流斜率比，tr(t)表示为所添加的调制锯齿波电流信号，m为调制系数；
25、有光反馈相位由公式(2)表示：
26、
27、
28、式中，vf表示为激光器输出光频，v0表示为激光器在恒流源驱动下的初始光频，r表示为调制系数，τl为光在外腔往返一次的时间，l0表示为外部被测目标物体距离激光器距离，d表示为外部物体位移运动信息，c为光速，为初始相位，为相移量包涵外部物体位移运动信息，表示为自混合干涉信号基频；
29、然后，对采集的自混合干涉电压信号p去除调制锯齿波影响：分别对信号p和采集到的锯齿波电压信号tr(t)进行傅里叶变换，在频域中分别求出两个峰值，相除得到一个比值，将自混合电压信号p与乘以比值之后锯齿波电压信号相减即可，再进行全相位频谱分析，得到两个目标反射物体各自的相位再对其进行相位解卷，根据公式(3)还原外部两个通道的外部物体位移运动信息：
30、
31、本专利技术的有益效果是：
32、1)本专利技术装置使用激光自混合干涉线性调频实现了双通道位移测量，解决了国内现有双通道测量结构复杂、仅能应用于两个目标物体运动频率相差较大的场合的问题，提高了检测效率，避免了重复的二次测量；克服了现有激光自混合干涉单通道位移测量效率较低，而双通道位移测量应用场景受限的不足，通过半导体激光器的选型、线性调频参数的分析、光路和信号处理方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，包括半导体激光器(1)、透镜分光单元、第一目标反射物(5)、第二目标反射物(6)、信号处理电路(10)、数据采集处理单元；
2.根据权利要求1所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，所述半导体激光器(1)包括有光电探测器(11)和激光二极管(12)；
3.根据权利要求2所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，所述信号处理电路(10)包括有依次连接的电流电压转换电路(15)、两级放大电路(16)及两级滤波电路(17)，还包括有电源电路(18)；电流电压转换电路(15)、两级放大电路(16)及两级滤波电路(17)均与电源电路(18)连接；
4.根据权利要求3所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，所述数据采集处理单元包括依次连接的采集卡(13)及计算机(14)；采集卡(13)与两级滤波电路(17)连接。
5.半导体激光器自混合干涉双通道位移测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的半导
7.根据权利要求6所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量方法，其特征在于，步骤2的具体处理过程为：通过电流电压转换将自混合干涉电流信号转换为自混合干涉电压信号、两级放大将自混合干涉电压信号放大至一定倍数、两级滤波滤除放大后自混合干涉电压信号的噪声，截止频率100kHz。
8.根据权利要求6所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量方法，其特征在于，步骤3中进行半导体激光器自混合干涉双通道位移测量的具体流程为：
...【技术特征摘要】
1.半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，包括半导体激光器(1)、透镜分光单元、第一目标反射物(5)、第二目标反射物(6)、信号处理电路(10)、数据采集处理单元；
2.根据权利要求1所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，所述半导体激光器(1)包括有光电探测器(11)和激光二极管(12)；
3.根据权利要求2所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在于，所述信号处理电路(10)包括有依次连接的电流电压转换电路(15)、两级放大电路(16)及两级滤波电路(17)，还包括有电源电路(18)；电流电压转换电路(15)、两级放大电路(16)及两级滤波电路(17)均与电源电路(18)连接；
4.根据权利要求3所述的半导体激光器自混合干涉双通道位移测量装置，其特征在...
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