【技术实现步骤摘要】
本公开涉及智能制造装备产业领域，具体涉及一种基于调频连续波的测距系统。
技术介绍
1、线性调频激光测距系统因测量范围大、精度高、非接触、非合作目标等显著优势，广泛应用于航天、航空、汽车、船舶等大型先进设备制造领域。高精度线性调频激光测距用到的光路结构一般有空间光路和光纤光路结构两种。光纤光路结构相对于传统的空间光路结构具有质量轻、占用空间少、安装调试方便、维护便捷等特点。然而，光纤光路容易受所处环境的温度、湿度等不稳定因素的影响，导致光纤光路中的电学部件和光学部件随时间的变化而发生抖动和漂移，进而会造成线性调频激光测距系统测量精度的降低。
2、在目前的测距系统中，通常是基于迈克尔逊干涉仪的测量原理对样品进行测量。具体而言，调频激光经过分束器后被分为测量光和参考光，参考光和测量光分别被耦合至参考光路和测量光路，参考光经过反射镜反射后或者直接经过参考光纤传导到达探测器，测量光经过样品表面反射后同样回到探测器，并与参考光进行干涉以获得样品的距离。现有技术中，为了降低光纤光路受所处环境的影响，通常会在测距系统内部设置一个能够保持光纤光路所处的环境处于可控状态的恒定装置。
3、然而，上述恒定装置的设置难以实现精确的环境控制(包括温度控制和湿度控制)，随着环境的变化光纤光路依然会引入漂移和抖动，也即无法有效地减小光纤光路中由于电学部件和光学部件的抖动和漂移而引入的误差。另外，恒定装置的设置会增加测距系统的结构尺寸和重量，不利于提高测距系统的集成度。
技术实现思路
1、本
2、为此，本公开提供一种基于调频连续波的测距系统，是用于探测目标的距离的测距系统，包括配置为发射调频连续波作为测量光束的发生模块和配置为利用所述测量光束以探测所述目标的测量模块，所述测量模块包括第一耦合单元、反射单元、以及耦合至所述第一耦合单元的第一探测单元，所述第一耦合单元和所述反射单元沿所述测量光束的传播方向依次设置，所述反射单元配置为接收经由所述第一耦合单元的所述测量光束且反射部分所述测量光束作为第一光束，并透射部分所述测量光束作为第二光束，所述目标接收所述第二光束并反射所述第二光束以形成第三光束；所述第一探测单元配置为接收经由所述第一耦合单元的第一光束和经由所述第一耦合单元的第三光束以获得所述目标的距离。
3、在本公开中，第一光束和第二光束能够具有共同的出射光路，并且第一光束和第三光束能够具有共同的接收光路，则在计算目标的距离时能够将因环境变化引起的测量误差转变为二者的共模信号，并通过差分的方式将共模信号抵消，由此，能够提高对目标的测量精度。换言之，基于第一光束和第三光束获得的干涉信号仅与反射单元到目标的距离相关，也即，基于第一光束和第三光束获得的干涉信号不会受到光路结构中的光学元件的影响。
4、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，所述测量模块还包括设置于所述第一耦合单元与所述反射单元之间且用于准直所述测量光束的准直单元，所述发生模块与所述第一耦合单元之间、所述第一耦合单元与所述准直单元之间、以及所述第一耦合单元与所述第一探测单元之间通过保偏光纤连接。在这种情况下，测量光束经过准直单元后能够变为平行光束，进而有利于提高测量光束的稳定性，并且通过设置准直单元能够调整测量光束的传播方向以使测量光束沿着期望的方向进行传播，由此，能够便于测距系统对准目标，并且在测量光束传播至目标的过程中，能够减少测量光束的能量损失；通过保偏光纤连接各个光学元件能够保持使测量光束在传播过程中的保持偏振态，提高测量光束的传播效率。
5、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，所述测量模块还包括设置于所述反射单元与所述第一耦合单元之间且用于调整所述测量光束的偏振态的偏振单元，所述偏振单元为四分之一波片。在这种情况下，测量光束透过偏振单元后的偏振态能够从线偏振变为圆偏振，由于圆偏振光具有抗大气干扰能力强的优点，因此，测距系统获得干涉信号能够具有较高的信噪比，由此，能够提高测距系统的测量精度。
6、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，所述第一耦合单元为偏振分束器。在这种情况下，通过第一耦合单元和偏振单元的相互配合，能够将出射光束和反射光束偏振分离，也即，出射的光束(测量光束)与被反射的光束(第一光束和第三光束)能够互不干扰，由此，第一探测单元能够获得更高信噪比的干涉信号，进而能够提高测距系统的测量精度。
7、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，还包括设置于所述测量模块与所述目标之间且用于将所述第二光束聚焦至所述目标的聚焦模块，所述聚焦模块包括至少一个透镜组件。在这种情况下，能够提高第二光束的功率密度和穿透力，进而能够提高被出射至目标的第二光束的能量，进一步地能够提高被目标反射回测距系统的第二光束的能量，由此，能够提高测距系统的分辨率。
8、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，还包括设置于所述发生模块与所述测量模块之间的第一分束单元，所述第一分束单元配置为将所述调频连续波分为所述测量光束和辅助光束，所述测距系统基于所述测量光束获得所述目标的距离，并基于所述辅助光束校正所述发生模块的调频频率。在这种情况下，能够保持发生模块的调频频率的稳定性，进而能够使测量光束的频率随时间均匀地线性变化。
9、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，还包括辅助模块，所述辅助模块包括配置为接收所述辅助光束且将所述辅助光束分为第一辅助光束和第二辅助光束的第二分束单元、配置为接收所述第一辅助光束的第一光路、配置为接收所述第二辅助光束且与所述第一光路具有预设光路差的第二光路、配置为将所述第一辅助光束和所述第二辅助光束进行合束的合束单元、以及配置为接收合束后的所述第一辅助光束和所述第二辅助光束的第二探测单元。在这种情况下，理想情况时，经过第一光路的第一辅助光束和经过第二光路的第二辅助光束能够具有与预设光路差相等的光程差，因此，能够以第一辅助光束和第二辅助光束的光程差是否与预设光路差相等作为判断条件，判断出调频连续波的线性频率是否稳定。
10、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，还包括控制模块，所述控制模块配置为基于所述第一辅助光束和所述第二辅助光束的光程差校正所述发生模块的调频频率。在这种情况下，通过多个模块之间的联合控制，能够持续地保持发生模块的调频频率维持稳定的线性调频状态，进而能够使调频连续波的频率持续地保持稳定的线性变化，由此，能够提高测距系统的测量精度。
11、另外，在本公开所涉及的测距系统中，可选地，还包括设置于所述发生模块与所述第一耦合单元之间的光纤隔离单元。在这种情况下，光纤隔离单元能够隔离被其他光学元件反射的光束，换言之，被其他光学元件反射的光束不能进入发生模块，由此，能够降低发生模块受到反向传播的光信号的干扰，进而能够提高发生模块的使用效率；另外，光纤隔离单元也能够降低光信号因反向传播引起的损耗。
12、另外，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于调频连续波的测距系统，是用于探测目标的距离的测距系统，其特征在于，包括配置为发射调频连续波作为测量光束的发生模块和配置为利用所述测量光束以探测所述目标的测量模块，
2.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，所述测量模块还包括设置于所述第一耦合单元与所述反射单元之间且用于准直所述测量光束的准直单元，所述发生模块与所述第一耦合单元之间、所述第一耦合单元与所述准直单元之间、以及所述第一耦合单元与所述第一探测单元之间通过保偏光纤连接。
3.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，所述测量模块还包括设置于所述反射单元与所述第一耦合单元之间且用于调整所述测量光束的偏振态的偏振单元，所述偏振单元为四分之一波片。
4.根据权利要求3所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，所述第一耦合单元为偏振分束器。
5.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括设置于所述测量模块与所述目标之间且用于将所述第二光束聚焦至所述目标的聚焦模块，所述聚焦模块包括至少一个透镜组件。
6
7.根据权利要求6所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括辅助模块，所述辅助模块包括配置为接收所述辅助光束且将所述辅助光束分为第一辅助光束和第二辅助光束的第二分束单元、配置为接收所述第一辅助光束的第一光路、配置为接收所述第二辅助光束且与所述第一光路具有预设光路差的第二光路、配置为将所述第一辅助光束和所述第二辅助光束进行合束的合束单元、以及配置为接收合束后的所述第一辅助光束和所述第二辅助光束的第二探测单元。
8.根据权利要求7所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块配置为基于所述第一辅助光束和所述第二辅助光束的光程差校正所述发生模块的调频频率。
9.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括设置于所述发生模块与所述第一耦合单元之间的光纤隔离单元。
10.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括设置于所述第一耦合单元与所述反射单元之间的第二耦合单元，所述第二耦合单元配置为将用于指示所述目标的指示光束耦合至所述测量模块。
...【技术特征摘要】
1.一种基于调频连续波的测距系统，是用于探测目标的距离的测距系统，其特征在于，包括配置为发射调频连续波作为测量光束的发生模块和配置为利用所述测量光束以探测所述目标的测量模块，
2.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，所述测量模块还包括设置于所述第一耦合单元与所述反射单元之间且用于准直所述测量光束的准直单元，所述发生模块与所述第一耦合单元之间、所述第一耦合单元与所述准直单元之间、以及所述第一耦合单元与所述第一探测单元之间通过保偏光纤连接。
3.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，所述测量模块还包括设置于所述反射单元与所述第一耦合单元之间且用于调整所述测量光束的偏振态的偏振单元，所述偏振单元为四分之一波片。
4.根据权利要求3所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，所述第一耦合单元为偏振分束器。
5.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括设置于所述测量模块与所述目标之间且用于将所述第二光束聚焦至所述目标的聚焦模块，所述聚焦模块包括至少一个透镜组件。
6.根据权利要求1所述的基于调频连续波的测距系统，其特征在于，还包括设置于所述发生模块与所述测量模块之间的第一分束单元，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯福荣，张和君，梁志明，刘怡，林海亮，张海叶，陈源，廖学文，吴兴发，
申请(专利权)人：深圳市中图仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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