[发明专利]形变测量系统、测量形变的方法及测量头

权利要求书

1.一种形变测量系统，包括双光梳光源、测距模块、测量光路固定部分、光电探测器，其中

所述双光梳光源包括两个具有微小重频差的光频梳，其中第一光频梳发射出信号光用于测距，第二光频梳发射出本振光用于采样；

所述测距模块接收所述双光梳光源发出的光束，并将所述信号光输出到所述测量光路固定部分，接收所述信号光从测量光路固定部分反射的回波，将所述本振光与所述反射的回波耦合，输出到所述光电探测器上；

所述测量光路固定部分固定在待测目标上，将所述信号光分为两路以测量测量臂和参考臂的光程差；

所述光电探测器配置成接收所述测距模块输出的耦合光，

所述测量光路固定部分包括测量头模块和目标角锥，

其中所述测量头模块包括：

光纤准直镜，配置成与所述测距模块通过光纤连接，接收所述信号光准直后出射；

分束镜，配置成接收所述光纤准直镜出射的信号光，部分透射所述信号光成为测量光，部分反射所述信号光为参考光；

参考臂角锥，配置成接收所述分束镜反射的参考光，并将所述参考光沿原光路返回；

所述目标角锥配置成接收所述分束镜透射的测量光，并将所述测量光反射。

2.如权利要求1所述的形变测量系统，其中所述光纤准直镜、所述分束镜、所述参考臂角锥通过顶丝固定，并可通过调节顶丝来调节角度。

3.如权利要求1-2中任一项所述的形变测量系统，其中所述测距模块由全保偏光纤结构组成，包括：

第一起偏器，配置成接收所述第一光频梳发出的信号光并将其过滤为偏振的信号光；

第二起偏器，配置成接收所述第二光频梳发出的本振光并将其过滤为偏振的本振光；

环形器，配置成接收所述偏振的信号光，并将所述偏振的信号光输出到所述测量光路固定部分，接收所述偏振的信号光从测量光路固定部分反射的回波，并将所述反射的回波输出；

耦合器，配置成接收所述偏振的本振光和所述环形器输出的反射的回波，并将所述偏振的本振光与所述反射的回波耦合；

带通滤波器，配置成接收所述耦合光，进行带通滤波后输出到所述光电探测器上。

4.如权利要求3所述的形变测量系统，其中所述带通滤波器的带通范围小于f_r1*f_r2/2(Δf_r)，其中所述第一光频梳的重频为f_r1，所述第二光频梳的重频为f_r2，其重频之差为Δf_r。

5.如权利要求1-2中任一项所述的形变测量系统，还包括能量放大模块，所述能量放大模块接收所述第一光频梳发出的信号光，放大后输入到所述测距模块。

6.如权利要求5所述的形变测量系统，其中所述能量放大模块包括偏振控制器和掺铒光纤放大器。

7.如权利要求1或2所述的形变测量系统，还包括处理单元，所述处理单元接收所述光电探测器的输出信号并配置成根据以下方式测量绝对距离值L：其中υ_g为光脉冲的群速度，Δt为测量干涉信号和参考干涉信号之间的时间延迟，f_r1为所述信号光的重频，Δf_r为所述信号光与所述本振光的重频差。

8.一种使用如权利要求1-7中任一项所述的形变测量系统测量形变的方法，包括：

通过所述双光梳光源发射两个具有微小重频差的光频梳脉冲，其中所述第一光频梳发射出信号光用于测距，所述第二光频梳发射出本振光用于采样；

通过所述测距模块接收所述双光梳光源发出的光束，并将所述信号光输出到所述测量光路固定部分，接收所述信号光从测量光路固定部分反射的回波，将所述本振光与所述反射的回波耦合，输出到所述光电探测器上；

通过将所述测量光路固定部分固定在待测目标上，通过所述测量光路固定部分将所述信号光分为两路，以测量测量臂光程在所述待测目标上的变化；

通过所述光电探测器接收所述测距模块输出的耦合光。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述测量光路固定部分包括测量头模块和目标角锥，所述测量头模块包括光纤准直镜、分束镜和参考臂角锥，所述方法还包括：

通过所述光纤准直镜接收所述测距模块输出的信号光，准直后出射；

通过所述分束镜接收所述光纤准直镜出射的信号光，部分透射所述信号光成为测量光，部分反射所述信号光为参考光；

通过所述参考臂角锥接收所述分束镜反射的参考光，并将所述参考光沿原光路返回；

通过所述目标角锥接收所述分束镜透射的测量光，并将所述测量光反射。