[发明专利]基于F-P标准具的调频连续波激光测距方法

说明书

本发明公开了基于F‑P标准具的调频连续波激光测距方法。可调谐激光器的调制线性度较差是限制调频连续波激光测距精度的主要因素。本发明采用的激光测距系统，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。本发明以F‑P标准具的输出信号为基准对与马赫增德尔干涉系统干涉得到的信号进行校正。本发明能够使得干涉信号区间内的峰极值个数保持稳定，提高测距精度。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种基于F-P标准具的高精度调频连续波激光测距方法。

背景技术

在飞速发展的各种高新技术产业中，高精度测量问题突出，激光具有优良的准直性及相干性，可直接应用于长度和位移的测量。激光测距精度高，决定了其在测量领域的独特优势。这些年激光测距技术迅速发展，并广泛应用于科学研究、计量、工业测量、航空航天和测绘等领域。

调频连续波(FMCW)激光测距测量技术通过连续线性或正弦调制单纵模激光器的激光频率，并利用被测距离产生的时延获得差拍信号，从差拍频率解算绝对距离。具有测量精度高、绝对测量、无相位模糊问题、可实现无合作目标测量等优点，可以为大空间几何量测量提供便捷有效的解决方案，有着广阔的应用前景。现有的调频连续波测距系统以光纤长度作为基准，受到外界温度、振动等因素影响较大，精度较低。

可调谐激光器的调制线性度较差是限制调频连续波激光测距精度的主要因素，利用等光频间隔重采样的方式可以很大程度上抑制激光器调制非线性的影响。现有的调频连续波测距系统以光纤长度作为测距基准，受到外界温度、振动等因素影响，令光程时刻发生变化，导致测距精度降低。

发明内容

本发明的目的在于减少进行重采样信号前由于外界温度、振动等因素导致的参考基准光纤长度时刻发生变化所导致的测量误差，提供了一种基于F-P标准具的调频连续波激光测距方法，作为等光频间隔重采样前的预处理，对参考基准光纤长度进行实时校准，从而提高测距系统测量精度。

本发明采用的基于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。

本发明基于F-P标准具的调频连续波激光测距方法，具体如下：