[发明专利]基于F-P标准具的调频连续波激光测距方法

摘要

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。

主权项

1.基于F‑P标准具的调频连续波激光测距方法，其特征在于：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；该方法具体如下：步骤一、F‑P标准具的相邻两个F‑P峰值之间对应的sig₃的极值数的理论值x＝2C，其中，常数C＝T₂/T₃，为sig₂的周期T₂与sig₃的周期T₃的比值；取一段长度为n个sig₂周期的sig₃信号片段，每个sig₂周期内的sig₃信号为一个sig₃信号区间；步骤二、将1赋值给i；步骤三、第i个sig₃信号区间内的极值数为y_i，若y_i大于x，则对第i个sig₃信号区间内的信号进行点数为取整的三次样条插值，其中，t为sig₂的周期，Δt为同步采样系统13的采样时间间隔；则第i个sig₃信号区间新的采样时间间隔将第i个sig₃信号区间中除第一个采样点外的新插入采样点向右水平移动，使得相邻两个新插入采样点的间距变为Δt，得到新的信号；此时，第i+1个sig₃信号区间至第n个sig₃信号区间内信号的相位均向右移动π(y_i‑x)；第i个sig₃信号区间内信号的极值数y_i变换为与x相等；若在第i个sig₃信号区间内的极值数y_i小于x，则对第i个sig₃信号区间内的信号进行点数为取整的三次样条插值，此时第i个sig₃信号区间新的采样点的时间间隔将第i个sig₃信号区间中除第一个采样点外的新插入采样点向左水平移动，使得相邻两个新插入采样点的间距变为Δt，得到新的信号；此时，第i+1个sig₃信号区间至第n个sig₃信号区间内信号的相位向左移动π(y_i‑x)；第i个sig₃信号区间内信号的极值数y_i变换为与x相等；若第i个sig₃信号区间内的极值数y_i＝x，则进入步骤四；步骤四、将i增加1，若i＜n，则重复步骤三，否则进入步骤五；步骤五、以步骤二、三和四处理后的信号sig₃作为采样时钟信号，对干涉信号sig₁进行二次采样，得到重采样信号sig₄；对重采样信号sig₄进行时频变换即得到待测反射棱镜与测量干涉系统中参考环形器的光程差，进而得出被测目标的距离。