基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法

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1、基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法刘国栋许新科刘炳国陈凤东胡涛路程甘雨AmethodofsuppressingvibrationforhighprecisionbroadbandlaserfrequencyscanninginterferometryLiuGuo-DongXuXin-KeLiuBing-GuoChenFeng-DongHuTaoLuChengGanYu引用信息Citation:ActaPhysicaSinica,65,209501(2016)DOI:10.7498/aps.65.209501在线阅读View

2、online:http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.209501当期内容Viewtableofcontents:http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2016/V65/I20您可能感兴趣的其他文章Articlesyoumaybeinterestedin激光光源线宽对外差探测性能的影响Effectoflaserlinewidthontheperformanceofheterodynedetection物理学报.2016,65(8):084206http://dx.doi.org/10.

3、7498/aps.65.084206基于光纤色散相位补偿的高分辨率激光频率扫描干涉测量研究High-resolutionlaserfrequencyscanninginterferometerbasedonfiberdispersionphasecompensation物理学报.2015,64(21):219501http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.219501高分辨率调频连续波激光绝对测距研究Absolutedistancemeasurementbyhighresolutionfrequencymo

4、dulatedcontinuouswavelaser物理学报.2014,63(18):184209http://dx.doi.org/10.7498/aps.63.184209阵列型微波黑体的发射率分析Emissivitystudyofthearrayshapedblackbodyinthemicrowaveband物理学报.2012,61(16):164211http://dx.doi.org/10.7498/aps.61.164211物理学报ActaPhys.Sin.Vol.65,No.20(2016)209501基于振动抑

5、制高精度宽带激光扫频干涉测量方法刘国栋许新科刘炳国陈凤东胡涛路程甘雨y(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001)(2016年5月10日收到;2016年5月17日收到修改稿)本文研究了基于振动抑制的高精度宽带激光扫频干涉测量方法.在激光扫频干涉测量中振动引起目标位移,导致在测量信号拍频中叠加了多普勒频移,该频移量通常远大于目标实际位移产生的频率变化,直接计算目标距离将造成测距精度下降.为解决该问题,本文首先建立了振动对宽带激光扫频干涉测距系统的影响模型,分析了振动对测距的影响机理,通过对测量系统的色散失配效应进行补偿

6、降低了色散影响,然后对测量信号进行交叠分时ChirpZ变换计算不同时刻目标距离,进一步结合卡尔曼滤波方法对目标距离信息进行状态估计,使测量的标准差由185.4m降低到9.0m,有效降低了环境振动对测量结果的影响,提高了测量精度.该方法在不需要改变激光扫频干涉绝对距离测量装置的条件下,为进一步提高振动环境中的测距精度提供了解决方法,降低了装置复杂度和成本.关键词:干涉仪,激光频率扫描干涉仪,激光测距,振动PACS:95.75.Kk,42.79.Qx,42.60.Fc,43.40.YqDOI:10.7498/aps.65.2095

7、01测量光频扫描起始点和终止点的相位时需要花费1引言0.1s的时间将光频锁定在法布里-珀罗谐振腔.李志栋等[7]提出采用He-Ne激光器与两个声光调制激光扫频干涉测量技术[14]具有无测距盲区、器测量目标位移量,将偏移量补偿激光扫频干涉仪测距精度高、可用于非合作目标等优点,因而,在的测量结果,通过对几十米范围的目标振动补偿仿物体形貌重构、工业产品装配、计量等领域发挥着真,理论上可实现几十微米的测量精度.Seiichi和重要作用.激光扫频干涉仪通过测量目标形成的Yasuhiko[8]采用一对扫频方向相反的垂直腔面发拍频,可以解算出

8、目标的距离,然而,实际中振动射激光器进行测距,测距值的微小动态漂移通过两使目标产生位移,在测量信号拍频中引入多普勒个干涉信号相移平均得到消除,提高了测距精度.频移,导致直接计算目标距离的精度下降.为降本文构建了宽带外腔激光扫频干涉绝对距离低振动对激