[发明专利]一种大范围绝对距离测量中空气折射率的修正方法

摘要

本发明公开了一种大范围绝对距离测量中空气折射率的修正方法。采用基于激光单波长与合成波长的双色法实现绝对距离测量中空气折射率的自我修正。两个激光器分别输出波长固定和波长可调的激光光束，经激光干涉系统构建从大到小的合成波长链（每级合成波长之间满足级间过渡条件，且最小合成波长能过渡至单波长），分别对待测的绝对距离进行测量，得到精度逐渐提高的光学距离估计值；最小合成波长和单波长对应的光学距离同时得到，根据双色法空气折射率修正原理得到修正后的绝对距离。本发明适用的测距范围大、距离修正精度高，属于沿着实际测量光路的空气折射率全路径修正，且对温度、压强等环境参数的测量精度要求低，易于实现。

主权项

一种大范围绝对距离测量中空气折射率的修正方法，其特征在于，该方法的步骤如下：(1)第一激光器输出单波长λ₁固定的激光光束，第二激光器依次输出波长从小到大即λ₂₁＜λ₂₂＜…＜λ_2i＜…＜λ_2n可调的激光光束，两激光光束经第一偏振分光镜合光后形成正交线偏振光，进入由分光镜、第二偏振分光镜、第一角锥棱镜和第二角锥棱镜构成的激光干涉系统；(2)单波长λ₁和可调波长λ₂₁＜λ₂₂＜…＜λ_2i＜…＜λ_2n经激光干涉系统构建从大到小的合成波长链λ_S1＞λ_S2＞…＞λ_Si＞…＞λ_Sn，其中λ_Si＝λ₁λ_2i/(λ_2i‑λ₁)，i＝1，2，3，…，n，依次对待测的绝对距离D进行测量，得到测量精度逐渐提高的光学距离估计值L_S1，L_S2，…，L_Si，…，L_Sn，且每级合成波长之间应满足级间过渡条件u(L_S(i‑1))＜λ_Si/4，其中u(L_S(i‑1))为通过第i‑1级合成波长λ_S(i‑1)测得的光学距离估计值的不确定度i＝2，3，…，n；(3)首级合成波长λ_S1的一半要大于待测的绝对距离D对应的光学距离L，即应满足λ_S1/2＞L，最小合成波长λ_Sn要能级间过渡至单波长λ₁，即要求u(L_Sn)＜λ₁/4；(4)最小合成波长λ_Sn和单波长λ₁对应的光学距离L_Sn和L₁同时测得，根据双色法空气折射率修正原理，得到修正后的绝对距离：D＝L_Sn‑A_S1(L_Sn‑L₁)其中A_S1＝(n_Sn‑1)/(n_Sn‑n₁)，A_S1为λ_Sn和λ₁对应的色散系数；n_Sn和n₁分别为λ_Sn和λ₁对应的空气折射率，通过Edlén公式计算得到。