[发明专利]一种用于单频激光干涉仪位移计算的方法

说明书

本发明公开了一种用于单频激光干涉仪位移计算的方法，其特点是该方法采用分包归一化的方法将干涉信号采样点分割为多组数据，每组数据单独进行归一化处理，并将分包后的每组数据再次分割为多个数据段进行相正交干涉信号交点识别，数据组位移计算通过第一个交点前数据段、最后一个交点后数据段以及交点间数据段单独计算，获得单组数据对应位移量，将所有数据组计算获得位移量汇总，实现目标物总位移量测量。本发明与现有技术相比具有较强的抗干扰能力，目标位移测量精度高，更好的满足精密测量的应用需求，方法简便，检测成本低，进一步拓宽了激光干涉仪在工业环境中的应用场景。

技术领域

本发明涉及激光干涉仪测量技术领域，具体地说是一种用于单频激光干涉仪位移计算的方法。

背景技术

激光干涉测量技术作为位移测量精度最高的技术，在工业精密加工领域发挥了重要作用。现有用于高精度位移测量的激光干涉仪可分为双频激光干涉仪和单频激光干涉仪。

双频激光干涉仪通过采集干涉仪信号频率的变化量，计算获得目标物的位移量，具有抗干扰能力强的优点。然而，双频激光干涉仪测量速度由两路光源频率差决定，这限制了双频激光干涉仪的采样速度。单频激光干涉仪通过累计干涉信号相位变化周期实现位移量测量，该方法测量速度与电平采集速度有关，理论上只要采样率提升，测量速度可不断提升。但是，单频激光干涉仪为直流系统，抗干扰能力较差，激光光强变化、环境变化都将影响测量精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种用于单频激光干涉仪位移计算的方法，采用分包归一化处理将干涉信号采样点分割为多组数据，每组数据单独进行归一化处理，实时更新干涉信号的最大值与最小值，将分包后的每组数据再次分割为多个数据段进行相正交干涉信号交点识别，通过第一个交点前数据段、最后一个交点后数据段以及交点间数据段单独计算，获得单组数据对应位移量，将所有数据组计算获得位移量汇总，实现目标物总位移量测量，方法简便，大大提高了单频激光干涉仪抗干扰能力和目标位移检测精度。

本发明的目的是这样实现的：一种用于单频激光干涉仪位移计算的方法，其特点是该方法具体包括以下步骤：

步骤1：对采集获得的相正交的两组干涉信号进行分包处理，每m个采样点打包作为一组数据，通过该组数据干涉最大值电压与干涉最小值电压将这组数据中的两路干涉信号进行归一化操作。

步骤2：找到该组数据中两路干涉信号所有交点，判断该组数据是否为第一组数据。若是第一组数据，计算第一个交点前数据点对应的位移量L_start和最后一个交点后数据点对应的位移量L_stop；若不是第一组数据，则令L_start＝0，计算最后一个交点后数据点对应的位移量L_stop，所述位移量L_start由下述(a)式计算：

所述位移量L_stop由下述(b)式计算：

其中，λ为激光波长；和分别为两路干涉信号第一个交点前数据点产生的相位变化量；和分别为两路干涉信号最后一个交点后数据点产生的相位变化量。

步骤3：将该组数据每两个交点间的数据点作为一个数据段，在该数据段内，若干涉信号1处于干涉信号2前端，则半周期计数值增加1；若干涉信号2处于干涉信号1前端，则半周期计数值减小2；若不满足以上两种情况，则半周期计数值不变。依次判断完该组数据内所有数据段，获得该组数据对应半周期计数值N，则该组数据由所有数据段对应的位移量L_seg由下述(c)式计算：