一种用于路径长度测量的估值装置(51)配置为对测量信号(15)估值，测量信号(15)表示作为时间的函数的电磁辐射的脉冲序列的强度。脉冲序列具有重复频率。估值装置(51)配置为确定测量信号(15)的分量(63)与参考信号(67)之间的相位差，该分量(63)以第一频率振荡，参考信号(67)以该频率振荡。该估值装置(51)例如通过混频产生具有第二相位差(73)的第一信号(65)和第二信号(69)，使得该第一信号(65)和该第二信号(69)各自以不同于所述频率的另一频率振荡，并且该第二相位差(73)与所述相位差(47)具有预定关系。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本专利技术具体涉及采用光学测量技术的。
技术介绍
距离的测量可具有多个应用领域，例如用于控制或反馈控制工业、医药、和娱乐业的各种机器和设备。通过测量物体相对于多个参考位置的距离或物体的多个点相对于参考位置的距离，可允许在二维或三维空间内确定物体的位置，这已经广泛应用于例如制造技术或质量控制。通过测量诸如光的电磁辐射覆盖的路径长度可确定距离。为此，电磁辐射一次或多次行进通过参考位置与物体之间的路径，从而使得可由辐射覆盖的路径长度推导出距 离。实施装置和方法的技术挑战是在几米长的空间内以几微米或几十微米范围内的精确度来确定距离或物体位置。这尤其适用于以高的测量频率和短的信号处理时间来确定位置，以接近实时地确定位置。激光路径长度测量装置可允许确定物体的距离。在K. Minoshima和H. Matsumoto的文章“High-accuracy measurement of 240_m distance in an optical tunnel by useof a compact femtosecond laser”，Applied Optics,Vol. 39,No. 30,pp. 5512-5517(2000)中，描述了采用频率梳测量距离。在此测量技术中，在激光束覆盖光源、物体和检测器之间的路径之后，估算激光束频率梳的强度的信号分量的相位角以确定被激光束覆盖的路径长度。为此目的，该信号分量被选择使得其以一频率振荡，该频率对应于激光束的重复频率的典型的大倍数。因此，估值电子设备必须满足高要求，这是因为其必须能够处理特别是混频典型地在数IOGHz频率范围内的信号。所使用的光检测器必须满足类似的高要求，这是因为它们必须能够记录频率在数IOGHz的范围内的接收强度的变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的估值装置、一种改进的测量设备、以及一种用于路径长度测量的改进方法。具体地，本专利技术的目的是提供一种估值装置、一种测量设备和一种以良好的空间分辨率快速确定位置的方法。根据本专利技术，通过根据独立权利要求的估值装置，测量设备和方法来实现此目的。从属权利要求限定有利或优选的实施例。根据一方面，提供一种用于路径长度测量的估值装置。此估值装置配置为用于路径长度测量，其中电磁辐射脉冲序列(特别是光脉冲序列)覆盖要测量的路径长度，脉冲序列具有重复频率。在脉冲序列覆盖要测量的路径长度之后，估值装置配置为对测量信号估值，该测量信号作为时间的函数的脉冲序列的强度。估值装置被配置为确定以一频率振荡的测量信号的分量与以该频率振荡的参考信号之间的相位差，该频率对应于重复频率或该重复频率的倍数。为了确定相位差，估值装置配置为产生具有另一相位差的第一信号和第二信号，使得第一信号和第二信号各自以不同于所述频率的另一频率振荡，并且该另一相位差与该相位差具有预定关系。测量信号的光谱分量(即，作为时间的函数的记录的光强度)在本文被称为以一频率振荡的测量信号的分量。例如，以一频率振荡的分量可以是与各个频率相关的测量信号的傅里叶表示的分量。术语“重复频率的倍数”是指重复频率的整数倍。另一相位差可通过对以另一频率振荡的第一信号与第二信号估值而确定，这是因为估值装置产生第一信号和第二信号使得另一频率不同于测量信号的频率。这允许根据对于测量准确性的各种要求以及可用的相位测量仪而适当地选择另一频率。估值装置可配置为产生第一信号和第二信号使得另一相位差等于所述测量信号的分量与参考信号之间的相位差。具体地，术语“另一相位差”不是指另一相位差必须具有不同于该相位差的值。由于该相位差提供对被脉冲序列覆盖的路径长度的测量，如果另一相位差等于该相位差，则通过确定另一相位差可立即确定该相位差。估值装置可配置为产生第一信号和第二信号使得另一频率小于所述频率，所产生的第一信号和所产生的第二信号在该另一频率上振荡。具体地，估值装置可配置为产生第一信号和第二信号使得另一频率小于重复频率，所产生的第一信号和所产生的第二信号在该另一频率上振荡。由于第一和第二信号的频率相对于测量信号的所述分量的频率较小，所以可基于振荡得更缓慢的信号确定另一相位差，例如通过测量第一信号与第二信号之间 的时间偏移。估值装置可配置为通过降频变换测量信号的所述分量而产生第一信号。估值装置也可配置为通过降频变换参考信号而产生第二信号。具体地，给定信号的“降频变换”涉及一种处理，其中给定信号经历混频以产生以较小频率振荡的另一信号。混频的输出信号可经历通带滤波或低通滤波，以从混频结果获得以较小的差频振荡的信号。估值装置可配置为使测量信号的所述分量与参考信号分别与相同的第三振荡信号混频，从而分别产生第一信号和第二信号。估值装置可具有用于测量信号的信号处理路径以及用于参考信号的另一信号处理路径，以产生第一信号和第二信号。用于测量信号的信号处理路径可具有混频器，以使测量信号的所述分量与第三振荡信号混频从而产生第一信号。信号处理路径可具有滤波器以对混频器的输出信号滤波。具体地，滤波器可以是带通滤波器或低通滤波器。滤波器可具有通带，该通带包括小于重复频率的频率。信号处理路径可具有至少一个第二混频器以使该混频器的输出信号与第四振荡信号混频从而产生第一信号。由此，可以通过在多级降频变换测量信号的所述分量而产生第一信号。例如，可首先产生中间频率范围的信号，该信号随后被提供到至少一个第二混频器。用于参考信号的另一信号处理路径可具有另一混频器，以使参考信号与第三振荡信号混频从而产生第二信号。另一信号处理路径可具有另一滤波器以对该另一混频器的输出信号滤波。另一信号处理路径可具有至少一个另外的第二混频器，以使该另一混频器的输出信号与第四振荡信号混频从而产生第二信号。由此，可通过多级降频变换参考信号(即，经由中间频率范围)而产生第二信号。第三振荡信号的频率可被选择，使得第三振荡信号的频率与重复频率的商值不是整数。由此，第一和第二振荡信号可以产生，使得另一频率可被选择为小于重复频率。估值装置可配置为从参考信号产生第三振动信号。为此，可设置分频器，其在输入侧连接到信号处理路径或另一信号处理路径以产生第三振动信号，第三振动信号的频率不是重复频率的倍数。分频器可配置为数字分频器。估值装置可以包括具有第一信号和第二信号输入的相位测量仪装置以确定另一相位差。相位测量仪装置可配置以测量第一信号的过零和第二信号的过零之间的时间从而确定另一相位差。为此目的，例如可提供第一比较器或限幅放大器以及第二比较器或限幅放大器，从而分别探测第一信号和第二信号的过零，并且可提供计数器以确定探测的第一 信号的过零与第二信号的过零之间的时钟信号的脉冲数。根据所确定的第一信号和第二信号的过零之间的时钟脉冲数与第一信号和第二信号的另一频率，可确定另一相位差。相位测量仪装置也可包括时间对数字转换器。根据另一方面，提供一种用于路径长度测量的测量设备。测量设备包括检测器，该检测器被配置为，在脉冲序列覆盖了要测量的路径长度之后，记录作为时间的函数的电磁辐射脉冲序列(尤其是光脉冲序列)的强度，脉冲序列具有重复频率。检测器被配置为提供测量信号，该测量信号表示记录的强度。测量设备还包括连接到检测器的估值装置，以处理由检测器提供的测量信号，其中估值装置被配置为根据本专利技术的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B斯普鲁克，F霍勒，C阿尔瓦雷兹迪兹，
申请(专利权)人：卡尔蔡司股份公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。