一种基于三光束干涉的光纤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三光束干涉的光纤位移测量系统及方法。传统的基于F‑P干涉的位移传感器原理多采用近似双光束干涉原理，该类型传感器通过F‑P腔端面反射率设计或者复杂的探头结构设计来达到近似双光束干涉的作用，进而可以使用PGC相位解调方法求解出近似双光束干涉信号的相位，并换算得到目标物位移量。但采用近似双光束的方法极大的限制了测量目标物表面反射率的范围。本发明专利技术通过优化F‑P腔参考面反射率设计以及信号校正方法，实现了使用PGC相位解调方法实时解调三光束干涉信号中因目标物位移造成的相位变化，拓展了PGC相位解调方法的适用范围，提高了光纤位移测量系统测量目标反射率的限制范围，可以实现镜面目标物或类镜面目标物在数十厘米甚至米级的大量程范围内纳米级精度的位移测量，能够广泛应用在基于F‑P干涉的高精度测量和传感系统中。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及光纤位移传感，具体涉及一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统及方法。

技术介绍

1、智能制造水平是一个国家科技水平与工业能力的综合体现，高精度检测技术是研发高端装备(如光刻机、航空发动机等)的重要支撑和保障条件。光学位移测量技术由于精度高、非接触、不受电磁干扰的特点，尤其受到重视。其中，光纤位移测量技术更是具有体积小、重量轻、结构紧凑、形式灵活的优点。

2、目前，基于f-p干涉的光纤位移测量技术多采用抑制多光束干涉形成近似双光束干涉的测量方法。这种方法由光纤准直器的低反射率参考面和目标物表面构建低精细度f-p腔，达到近似双光束干涉以便直接使用相位生成载波(phase generated carrier，pgc)解调求解相位的目的。但同时该方法使得位移测量系统只适用于测量低反射率目标物的情况，例如当设置参考面反射率为4％，目标物反射率30％时，此时高阶光束将不能忽略，干涉信号形式由近似双光束干涉转化为三光束干涉，若直接对三光束干涉信号使用pgc解调会为测量结果带来周期性原理误差。总而言之，传统的基于f-p腔光纤位移测量系统无法对高反射率本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统，其特征在于：基于三光束干涉的光纤位移测量系统包括光源模块(101)、主干涉仪模块(102)、信号解调与显示模块(103)及辅助干涉仪模块(104)；

2.根据权利要求1所述的一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统，其特征在于：所述任意波形发生器(105)通过同轴信号传输线与可调谐窄线宽激光器(106)连接，用于产生可调谐窄线宽激光器(106)的调制信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统，其特征在于：所述光纤环形器(109)的第二端口部分出射光经光纤准直器(110)内置参考面反射形成参考光，剩余部...

【技术特征摘要】

1.一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统，其特征在于：基于三光束干涉的光纤位移测量系统包括光源模块(101)、主干涉仪模块(102)、信号解调与显示模块(103)及辅助干涉仪模块(104)；

2.根据权利要求1所述的一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统，其特征在于：所述任意波形发生器(105)通过同轴信号传输线与可调谐窄线宽激光器(106)连接，用于产生可调谐窄线宽激光器(106)的调制信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于三光束干涉的光纤位移测量系统，其特征在于：所述光纤环形器(109)的第二端口部分出射光经光纤准直器(110)内置参考面反射形成参考光，剩余部分光经光纤准直器(110)照射至目标物(111)表面，并经目标物(111)表面反射形成可耦合回光纤准直器(110)的第一测量光，第一测量光照射到光纤准直器表面，部分光反射后照射至目标物(111)表面，并再次经目标物(111)表面反射形成可耦合回光纤准直器(110)的第二测量光；参考光与第一测量光以及第二测量光最终在环...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑶，王宴华，党凡阳，孙希元，苑勇贵，朱云龙，杨军，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：