光纤基线标定激光测距仪方法研究.pdf

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1、第44卷第6期2012年12月南京航空JournalofNanjingUniver航天大学学报sityofAeronautics＆Astronautics光纤基线标定激光测距仪方法研究史洁琴1何珂1徐永2V01．44No．6Dec．2012(1_北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京，100191；2．北京长城计量测试技术研究所，北京，100095)摘要：提出利用光纤基线代替野外基线标定激光测距仪的方法，将室外基线引入到室内。研究激光到光纤藕合方法并选取适当的耦舍元件参数，搭建稳定的激光器到光纤高效耦合平

2、台。对3段不同长度光纤基线进行了先程长度测量实验，分析了光波长、温度、聚焦透镜、色散等因素对测量结果的影响。实验获得了稳定的测量数据，测量结果偏差在2mm以内，验证了方法的可行性。关键词：激光测距仅i室内基线；标定；先纤耦合中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)06-0830—05ResearchonCalibrationofLaserRangefinderUsingOpticalFiberBaselineShiJieqinl，HeKel，XuYon92(1．Schoolo

3、fInstrumentScienceandOpto—electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing，100191，China；2．ChangchengInstituteofMetrology&Measurement，Beijing，100095，China)Abstract：Anovelschemeofcalibratingthelaserrangefinderusingopticalfiberbaselineisproposed．Couplingbetween

4、laserbeamandopticalfiberisstudiedfortheopticalcomponentsdesign．Byestablish—ingthecouplingsystembetweenlaserdiodeandopticalfiber，theoutdoorbaselineissuccessfullyre—placedbytheindooropticalfiber．Opticalpathlengthmeasurementexperimentsareconductedonthreekindsof

5、fibers．Effectsofwavelength，temperatureandmaterialdispersionontheexperimentresultsarediscussed．Stabledataarederivedintheexperiments，thedeviationisprovedtobewithin2mm，indi—catingthattheproposedcalibrationmethodisfeasible．Keywords：laserrangefinder；indoorbaselin

6、e；calibration；fibercoupling标定激光测距仪的常用方法是野外基线场的六段比较法，但是野外基线场需要占用大量的土地资源，也受到天气、环境等因素的影响[1]。因此国内外学者都致力于室内检定方法的研究。但室内基线长度往往较短，检测结果精度不高，难以作为检定基准。为了增加室内基线长度，国外的研究者们用平面反射镜来折叠光线馥]，达到延长光路的目的，采用该方法能延长室内基线的长度最大可达180～200m，但重复性误差在毫米级且不稳定，有的甚至达到分米级[3]，同时用于延长和控制光路的反光镜需要严格精

7、密加工和精确定位，难度较大。光纤具有直径小、透光谱段宽、传输损耗低、传输光路灵活、占用空问小等优点，因此采用室内光纤基线替代野外基线成为一种发展趋势口“]，相关研究专家对利用光纤建立室内基线进行了研究，在实验室实现了室内用光纤基线对激光测距仪的标定，但光纤基线长度只有30m左右，且稳定重复性误差也在毫米级[4]。本文根据激光测距仪光信号与光纤特点，通过对耦合方式及透镜与光纤参数的选择，建立了激光器与光纤耦合模型，搭建稳定的实验平台，对200m以内的光纤基线进行了标定实验，获取了稳定的测量结果，并对测量结果造成影

8、响的因收稿日期：2012—07—05；修订日期：2012—09-12通讯作者：史洁琴，女，讲师，1974年出生，E—mail：shjq@buaa．edu．cn。第6期史洁琴，等：光纤基线标定激光铡距仪方法研究831素进行分析。与现有室内光纤基线相比，用本文所述的光纤基线标定测距仪方案可在空间较小的室内环境下，满足更长距离、更高精度激光测距仪的校准需求。1光纤基线标定测距仪方法光纤标定激