[发明专利]基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法

权利要求书

1.基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：该方法包括：

在存在着非线性误差干扰成分的光路上，通过分光获得至少3路测量信号和1路参考信号，并使其中至少3路测量信号的各自周期性非线性误差在要被消除的频率成分上的相位角在一个对应的圆周角范围内各不相同；

将至少3路测量信号与1路参考信号分别转化为对应至少3路测量模拟电信号与1路参考模拟电信号。

将所述至少3路测量模拟电信号的每一路分别进行第一滤波过程,1路参考模拟电信号进行第二滤波过程后，分别输入计时器模块，利用计时器测得至少3路测量模拟电信号的每一路与1路参考模拟电信号之间特定相位的时间间隔，并转换为至少3路相位差。

将至少3路相位差换算成对应位移，得到至少3路位移测量结果，此时各路位移测量结果中含有非线性误差；

将得到的至少3路位移测量结果进行实数加权运算，再进行加法运算即可得到最终测量结果；

所述第一滤波过程包括采用锁相环波器。

2.如权利要求1所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述利用计时器测得至少3路测量模拟电信号的每一路与1路参考模拟电信号之间特定相位的时间差，并转换为相位差的步骤包括：利用计时器测得至少3路测量模拟电信号的每一路与1路参考模拟电信号的特定相位之间所差的时间，用该时间除以至少3路测量模拟电信号的每一路或1路参考模拟电信号的周期，得到相位差；所述特定相位包括：上升或下降过零角时的相位。

3.如权利要求1所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述第一滤波过程还包括在所述锁相环滤波器之前加入由一级或多级的串联或并联的电感电容组成的谐振回路构成的窄带滤波器进行滤波。

4.如权利要求1所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述第一滤波过程还包括在所述锁相环滤波器之后加入低通滤波器进行滤波。

5.如权利要求3所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述谐振回路与其前级输出端和后级输入端之间采用弱耦合方式耦合。

6.如权利要求3所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述谐振回路中加入电阻或等效电阻调整品质因数，以使品质因数可调且稳定。

7.如权利要求5所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述弱耦合方法为电容耦合法或电感耦合法或电阻耦合法或绕组式变压器耦合法。

8.如权利要求1所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：所述至少3路测量信号中的至少3个周期性非线性误差的相位差不小于60°。

9.如权利要求1所述的基于锁相环滤波和计时器消除非线性误差的光外差干涉法，其特征在于：通过分光获得至少3路测量信号和1路参考信号的步骤包括：输出的A路光信号依次通过至少4个分光装置分别得到A1、A2…An路光信号，其中n≥4；与输出的A路光信号具有频差的B路光信号通过分光装置得到B1路光信号，B路其余光信号通过反射装置反射后依次通过分光装置得到B2…Bn路光信号，其中n≥4；A1路光信号和B1路光信号干涉形成参考信号，A2…An路光信号与B2…Bn路光信号分别对应干涉形成n-1路测量信号。

10.一种采用如权利要求1-9所述的光外差干涉法的光外差干涉装置，其特征在于：包括：

第一分光装置，将A路光信号分光得到A1、A2…An路光信号，其中n≥4；

第二分光装置，将与输出的A路光信号具有频差的B路光信号分光得到B1路光信号及其余光信号，所述其余光信号经反射装置反射后被第二分光装置分光得到B2…Bn路光信号，其中n≥4；

干涉形成装置，使得A1路光信号和B1路光信号干涉形成的参考信号，A2…An路光信号与B2…Bn路光信号分别对应干涉形成n-1路测量信号；

信号探测装置，将上述1路参考信号、n-1路测量信号分别转换为1路参考电信号、n-1路测量电信号；

第一滤波模块，对n-1路测量模拟电信号分别进行第一滤波过程；

第二滤波模块，对1路参考模拟电信号进行第二滤波过程；

计时器模块，计算经过滤波的n-1路测量模拟电信号的每一路及1路参考模拟电信号特定相位的时间间隔，并转换为相位差；

位移计算模块，根据n-1路相位差计算得到n-1路位移测量结果；

加权叠加模块，将得到的n-1路位移测量结果进行实数加权运算以及加法运算。