[发明专利]基于STM32H743的FMCW激光干涉测距方法

说明书

本发明属于激光干涉测量应用技术领域，尤其涉及一种基于STM32H743的FMCW激光干涉测距方法。本发明利用STM32H743对现有干涉结构的处理，同时，配合有效的公式，使其应用于测量目标物体的相对位移和绝对距离信息，既能保证高精准度的测量结果，又能达到较高的测量稳定性，满足了特殊领域的应用要求。

技术领域

本发明属于激光干涉测量应用技术领域，尤其涉及一种基于STM32H743的FMCW激光干涉测距方法。

背景技术

在激光干涉测量技术飞速发展的今天，工业生产对精密加工、光学检测、光学分析、装配测量、导弹制导等方面提出了更高的精度要求。调频连续波干涉技术(FMCW)是一种新兴的相干探测技术，早在上世纪五十年代应用于雷达技术研究领域，从而形成调频连续波雷达传感器。直至二十世纪八十年代初期，单模激光器逐渐问世，激光器的频率可实现室温下的连续调谐，推动了光学干涉技术与FMCW技术的结合，形成了FMCW激光干涉技术。因FMCW激光干涉产生的是动态信号，可实时标定相位，所以它具有抗干扰能力强、测量精度高的优点，可应用于航空航天、军事装备以及集成电路制造等领域。

目前，为提高FMCW干涉仪的位移分辨力，相关领域的国内外学者做了很多基础研究，大部分研究是从软件细分的角度和硬件细分的角度处理的，也有少部分科研人员选用的是光学细分的方式去处理。软件细分的处理方式一般采用计算机进行采集和处理计算，在精密工程方面应用较多，但是需要提高信号采集与处理的速度以适应调频连续波光波变化的范围。因此就需要选取一个具备较高的采样率和较强的信号处理能力的核心处理器，对一个周期内的拍频信号进行快速的采集和处理。硬件细分一般是通过电路达成细分，但是倍频效果不是很好，并且精度相对较低。光学细分的方法是设计搭建一种可以实现高倍频细分的干涉光路，细分精度极高，但在干涉系统中对激光光源和光学器件的精密性要求很高，很容易受到实验条件的影响，成本较高。

发明内容

本发明针对上述的为提高FMCW干涉仪的位移分辨力现有方法所存在的技术问题，提出一种方法简单、操作方便且能够保证高精准度的测量结果同时又能达到较高的测量稳定性的基于STM32H743的FMCW激光干涉测距方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种基于STM32H743的FMCW激光干涉测距方法，包括以下步骤：

a、首先，构建与经典的平行光束迈克尔逊干涉仪结构一致的光学FMCW激光干涉仪结构，利用其DFB半导体激光器作为光源搭建测量光路；

b、然后采用STM32H743的12位DAC模块输出调频锯齿波，对DFB激光器的频率进行连续电流调制；

c、经b步骤调制后的光源由准直透镜准直，随后将准直器出射的激光一部分经由固定反射镜沿着光路l₁反射，即为参考光，另一部分光信号透过分束器出射至可移动的角锥棱镜并沿着光路l₂反射回去形成信号光，

d、接着将信号光和参考光经分束器进行相干合束，发生叠加干涉形成拍频信号，被光电探测器所接收；

e、最后，根据合成波长中拍频信号相位与频率的有效信息，解调出可移动反射镜的相对位移。

作为优选，所述e步骤中，解调出可移动反射镜的相对位移的公式为：

其中，Δd为反射镜的相对位移、λ₀为光波的中心波长，φ_b0为拍频信号的初相位，n是空气的折射率。

作为优选，所述拍频信号的初相位φ_b0为：

其中，λ₀为光波的中心波长，n是空气的折射率。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，