【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光测量，具体涉及一种基于法珀干涉的测距方法。
技术介绍
1、现有的测距方法主要以使用电容式或者电感式的测距仪为主，其受限于测量距离较短，测量空间因素的影响也较大，只能针对于特殊的使用场所。而精度较高的测量方法主要以采用激光测距仪为主，典型的是双频激光测距仪，其测量精度达nm级，但由于激光器主体作为测量主体，主体内包含激光光源、准直系统、计算模块和其他辅助模块，相对于其他测距仪，体积较大，不便于安装在狭小的测量空间，同时对环境要求较高，在恶劣的使用环境中，很难保证测量方法的精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：
2、为解决现有技术中的测距方法测量精度低的问题，提供一种基于法珀干涉的测距方法。
3、本专利技术采用的技术方案如下：
4、一种基于法珀干涉的测距方法，包括如下步骤：
5、测量系统通过光纤连接到测头，测距系统设置出光，经过测头发射出准直后的测量光照射至被测物体表面，经被测物体表面反射后，传输回测量系统，利用内部法珀干涉计算条纹，获得光程差，再计算测头到被测表面的直线距离，将计算的结果数据传输到计算机，进行后续数据处理。
6、进一步地，所述测头采用平行光整形测头并在平行光整形测头与被测物体之间的光路上设置偏振分束器反馈模块，测距系统设置多路出光和多个平行光整形测头，经过多个测头发射出多路准直后的平行测量光通过偏振分束器（偏振分束器）反馈模块后照射到被测物体表面进行测量，且测量系统计算的结果数据传
7、进一步地，所述结合偏振分束器反馈模块进行后续数据处理的方法为：
8、通过电荷耦合器（ccd）相机接收经过偏振分束器反馈模块的入射光和反射光，计算两者的偏摆角，得到实时的测量偏摆角，通过计算机计算偏摆角反馈的最终测量距离，消除由于入射光和反射光不共线而产生的阿贝误差，完成数据的处理。
9、进一步地，所述测头采用聚焦整形测头，所述聚焦整形测头在测量光路中设置不多于一个。
10、进一步地，测量系统的距离计算方法包括如下步骤：
11、步骤a、利用正交信号sin2(kx)+cos2(kx)=1；
12、干涉光的光程差为△=cos(kx)，
13、其中，k=4π/λ，x为位移值；k为在4π的长度上出现的全波数目，λ为波长；
14、将信号s=cos(kx)和sq=sin(kx)放在一个坐标系x、y分量，则综合轨迹形成一个圆，以此在非极值点通过差分的方法获取准确的位移值x；
15、步骤b、利用法珀干涉技术制造出正交分量s和sq；
16、①非精细法珀干涉的反射率表示为：
17、r反≈g2(1-cos(kx))2/2；
18、其中：
19、g2=4r/(1-r)2；g2为干涉精细度；
20、；r为s复数坐标系半径；
21、k=4π/λ；
22、r1和r2分别为干涉腔两面的反射率；
23、②通过对光波波长进行调制；
24、λ=λ0+δλcos(ωt)；其中，λ0为基准波长；ω=2*n*f，其中f为波长变化频率；n=0、1、2……取整数；t为波长波动的时间变量；δ为波长浮动范围值；
25、δk=4πδλ/(λ0)2；
26、经推导后，信号s总为：
27、s总=sdc+sω+s2ω；
28、sdc=cos(kx)(1-(xδk/2)2)+s0；sdc为时间无关量，s0为时间常数量；
29、sω=(-xδkcos(ωt))sin(k0x)；sω是调制频率ω的一倍频分量，k0为基准全波数目；
30、s2ω=(-(xδk /2)2cos(2ωt ))cos(k0x)；s2ω是调制频率ω的二倍频分量；
31、以上步骤经调制后，获得正交分量s和sq；
32、s=-xδksin(k0x)；
33、sq=-(xδk/2)2cos(k0t )；则最终测距结果为：
34、；
35、其中，n=0、1、2……，代表位移量上的整个波长的数目。
36、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
37、本专利技术基于法珀干涉的测距方法具有精度高（分辨率达pm级，重复精度达nm级）和便于操作的特点。该测距方法主要利用激光在微小光纤内进行法珀干涉，从而转换成电信号到电子电路中进行测距计算，本专利技术还通过选择平行光整形测头和聚焦整形测头对不同目标进行测量，测量远距离的物体距离时采用平行光整形测头，测量物体表面轮廓时可采用带焦深的聚焦整形测头，其具体有益效果如下：
38、（1）平行光整形测头的使用带来的有益效果为：
39、测量范围广泛：平行光整形测头发出的光束具有较大的发散角，意味着能够覆盖更广泛的区域。因此，在测量距离较远或目标较大的情况下，平行光整形测头能够更好地覆盖目标，确保测量的准确性和可靠性。
40、对目标表面要求不高：由于平行光整形测头产生的光束较为均匀，对目标表面的反射特性要求相对较低。即使目标表面存在一定程度的粗糙或不规则，也能获得较为准确的测量结果。
41、简化光学系统：平行光整形测头的设计相对简单，不需要复杂的光学系统来聚焦光束。有助于降低制造成本，提高系统的可靠性，并减少维护的复杂性。
42、（2）聚焦整形测头的使用带来的有益效果为：
43、高精度测量：聚焦整形测头能够将光束聚焦到较小的区域，从而实现对目标的高精度测量。对于需要精确测量目标尺寸或位置的应用场景非常有利。
44、适用于小目标测量：由于聚焦整形测头能够产生较小的光斑，它特别适用于测量小型目标或需要精确定位的场景。在这种情况下，聚焦整形测头能够提供更高的测量精度和分辨率。
45、减少背景噪声干扰：聚焦整形测头能够将光束集中在一个较小的区域内，减少背景噪声对测量结果的干扰。有利于提高测量的稳定性和可靠性，特别是在复杂的环境条件下尤其适用。
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1.一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，所述测头采用平行光整形测头并在平行光整形测头与被测物体之间的光路上设置偏振分束器反馈模块，测距系统设置多路出光和多个平行光整形测头，经过多个测头发射出多路准直后的平行测量光通过偏振分束器反馈模块后照射到被测物体表面进行测量，且测量系统计算的结果数据传输到计算机后，结合偏振分束器反馈模块进行后续数据处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，所述结合偏振分束器反馈模块进行后续数据处理的方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，所述测头采用聚焦整形测头，所述聚焦整形测头在测量光路中设置不多于一个。
5.根据权利要求1所述的一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，测量系统的距离计算方法包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于法珀干涉的测距方法，其特征在于，所述测头采用平行光整形测头并在平行光整形测头与被测物体之间的光路上设置偏振分束器反馈模块，测距系统设置多路出光和多个平行光整形测头，经过多个测头发射出多路准直后的平行测量光通过偏振分束器反馈模块后照射到被测物体表面进行测量，且测量系统计算的结果数据传输到计算机后，结合偏振分束器反...
【专利技术属性】
技术研发人员：范朦，王玉鲁，蒋毅，杨龙，范松如，向铁军，吴佳阳，胡皓，
申请(专利权)人：四川欧瑞特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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