用于绝对距离测量的双频激光干涉仪及其测量方法

摘要

一种用于绝对距离测量的双频激光干涉仪及其测量方法，该双频激光干涉仪的结构包括光源、光纤耦合器、隔离器、准直器、光电探测器、压电陶瓷、数据采集卡和计算机。所述的光源是两个波长不相等的半导体激光器，且带有光源控制器；光电探测器将接收到的干涉信号转换成电信号输入到数据采集卡内，并通过计算机进行数据处理得到待测距离。本发明干涉仪将线性调频技术与正弦相位调制干涉测量技术相结合，扩大了测量范围，利用相关参数通过求解线性方程组计算干涉信号的相位，从原理上消除了光源的光强调制引起的系统误差，提高了测量精度。

主权项

一种用于绝对距离测量的双频激光干涉仪，特征在于其结构包括：所述的用于绝对距离测量的双频激光干涉仪构成包括带有第一光源控制器(2)的第一光源(1)、带有第二光源控制器(11)的第二光源(10)、第一光纤耦合器(3)、第二光纤耦合器(5)、隔离器(4)、准直器(6)、光电探测器(7)、压电陶瓷(9)、数据采集卡(12)和计算机(13)，所述的第一光源控制器(2)为第一光源(1)提供直流驱动电流、三角波交流电流或正弦交流电流，由第一光源(1)发射的光束通过第一段光纤(301)进入第一光纤耦合器(3)内，由第一光纤耦合器(3)出射后，通过第二段光纤(302)进入隔离器(4)，由隔离器(4)出射后，通过第三段光纤(501)进入第二光纤耦合器(5)内，由第二光纤耦合器(5)出射后通过第四段光纤(502)，经过准直器(6)准直后照射到被测物体(8)上，由被测物体(8)表面反射的光和由准直器(6)出射端面反射的光通过准直器(6)后，经由第二光纤耦合器(5)、第五段光纤(503)入射到光电探测器(7)内，所述的第二光源控制器(11)为第二光源(10)提供直流驱动电流和正弦交流电流，第二光源(10)的中心波长不等于第一光源(1)的中心波长，由第二光源(10)发射的光束通过第六段光纤(303)进入第一光纤耦合器(3)，由第一光纤耦合器(3)出射后，通过第二段光纤(302)射入隔离器(4)，由隔离器(4)出射后，通过第三段光纤(501)进入第二光纤耦合器(5)内，由第二光纤耦合器(5)出射后通过第四段光纤(502)，经过准直器(6)准直后照射到被测物体(8)上，由被测物体(8)表面反射的光和由准直器(6)端面反射的光通过准直器(6)后，经由第二光纤耦合器(5)、第五段光纤(503)进入所述的光电探测器(7)内，准直器(6)上固定有压电陶瓷(9)，数据采集卡(12)的第一输出端口(12b)与第一光源控制器(2)相连，第二输出端口(12c)与第二光源控制器(11)相连，第三输出端口(12e)与计算机(13)的输入端相连，第四输出端口(12f)与压电陶瓷(9)相连，第一输入端口(12a)与所述的光电探测器(7)的输出端相连，所述的数据采集卡(12)的第二输入端口(12d)与计算机(13)的输出端口相连，所述的计算机(13)具有绝对距离测量模块，该模块包括粗测模块和细测模块，在测量过程中，粗测模块利用线性调频技术得到距离粗测值，细测模块根据距离粗测值确定正弦相位调制深度，并利用相关参数通过求解线性方程组计算干涉信号的相位。