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专利号: 201710420926X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-06-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于F-P标准具的调频连续波激光测距方法,其特征在于:采用的基于F-P标准具的调频连续波激光测距系统包括可调谐激光器、第一耦合器、准直透镜、第二耦合器、准直透镜、测量干涉系统、F-P标准具、马赫增德尔干涉系统、第一光电探测器、同步采样系统、上位机、第二光电探测器和第三光电探测器;

所述的可调谐激光器发射经光频线性调制的窄线宽调频连续波激光,该激光经过第一耦合器分为A0、B0两路,其中,B0路进入马赫增德尔干涉系统,A0路经准直透镜后由第二耦合器分为A1、A2两路,A1路进入测量干涉系统,A2路经过准直透镜进入F-P标准具;所述的测量干涉系统和第一光电探测器对被测反射棱镜进行探测,产生干涉信号sig1;A2路激光与F-P标准具发生干涉后,由第二光电探测器进行探测,得到干涉信号sig2;B0路激光与马赫增德尔干涉系统发生干涉,并由第三光电探测器进行探测,得到干涉信号sig3;同步采样系统对干涉信号sig1、sig2和sig3进行放大、滤波和同步采样,并将三路同步采样信号发送至上位机;

该方法具体如下:

步骤一、在理想测量环境中,F-P标准具的相邻两个F-P峰值之间对应的sig3的极值数的理论值x=2C,其中,常数C=T2/T3,为sig2的周期T2与sig3的周期T3的比值;取一段长度为n个sig2周期的sig3信号片段,每个sig2周期内的sig3信号为一个sig3信号区间;

步骤二、将1赋值给i;

步骤三、第i个sig3信号区间内的极值数为yi,若yi大于x,则对第i个sig3信号区间内的信号进行点数为 取整的三次样条插值,其中,t为sig2的周期,Δt为同步采样系统13的采样时间间隔;则第i个sig3信号区间新的采样时间间隔 将第i个sig3信号区间中除第一个采样点外的新插入采样点向右水平移动,使得相邻两个新插入采样点的间距变为Δt,得到新的信号;此时,第i+1个sig3信号区间至第n个sig3信号区间内信号的相位均向右移动π(yi-x);第i个sig3信号区间内信号的极值数yi变换为与x相等;

若在第i个sig3信号区间内的极值数yi小于x,则对第i个sig3信号区间内的信号进行点数为 取整的三次样条插值,此时第i个sig3信号区间新的采样点的时间间隔将第i个sig3信号区间中除第一个采样点外的新插入采样点向左水平移动,使得相邻两个新插入采样点的间距变为Δt,得到新的信号;此时,第i+1个sig3信号区间至第n个sig3信号区间内信号的相位向左移动π(yi-x);第i个sig3信号区间内信号的极值数yi变换为与x相等;

若第i个sig3信号区间内的极值数yi=x,则进入步骤四;

步骤四、将i增加1,若i<n,则重复步骤三,否则进入步骤五;

步骤五、以步骤二、三和四处理后的信号sig3作为采样时钟信号,对干涉信号sig1进行二次采样,得到重采样信号sig4;对重采样信号sig4进行时频变换即得到待测反射棱镜与测量干涉系统中参考环形器的光程差,进而得出被测目标的距离。

2.根据权利要求1所述的基于F-P标准具的调频连续波激光测距方法,其特征在于:所述的测量干涉系统包括参考环形器、准直透镜和整形光路;A1路激光经参考环形器分为两束,其中一束依次经准直透镜和整形光路后被待测反射棱镜反射,与另一束汇合为一束合束激光,合束激光经由第一光电探测器进行探测,得到干涉信号sig1。