基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法刘国栋许 - 物理学报.PDFVIP

基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法 刘国栋 许新科 刘炳国 陈凤东 胡涛 路程 甘雨 Amethodofsuppressingvibrationforhighprecisionbroadbandlaserfrequencyscanninginterferometry LiuGuo-Dong XuXin-Ke LiuBing-Guo ChenFeng-Dong Hu Tao Lu Cheng GanYu 引用信息Citation: ActaPhysicaSinica, ,209501(2016) DOI: 10.7498/aps.65.209501 在线阅读Viewonline: /10.7498/aps.65.209501 当期内容Viewtableofcontents: /CN/Y2016/V65/I20 您可能感兴趣的其他文章 Articlesyoumaybeinterestedin 激光光源线宽对外差探测性能的影响 Effectoflaser linewidthontheperformanceofheterodyne detection 物理学报.2016,65(8): 084206 /10.7498/aps.65.084206 基于光纤色散相位补偿的高分辨率激光频率扫描干涉测量研究 High-resolutionlaserfrequencyscanninginterferometer basedon fiber dispersion phase compensation 物理学报.2015,64(21): 219501 /10.7498/aps.64.219501 高分辨率调频连续波激光绝对测距研究 Absolutedistancemeasurementbyhighresolutionfrequency modulated continuous wave laser 物理学报.2014,63(18): 184209 /10.7498/aps.63.184209 阵列型微波黑体的发射率分析 Emissivitystudyofthearrayshapedblackbodyinthemicrowave band 物理学报.2012,61(16): 164211 /10.7498/aps.61.164211 物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 65, No. 20 (2016) 209501 基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法 刘国栋 许新科 刘炳国 陈凤东 胡涛 路程 甘雨 (哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 哈尔滨 150001) ( 2016 年5 月10 日收到; 2016 年5 月17 日收到修改稿) 本文研究了基于振动抑制的高精度宽带激光扫频干涉测量方法. 在激光扫频干涉测量中振动引起目标位 移, 导致在测量信号拍频中叠加了多普勒频移, 该频移量通常远大于目标实际位移产生的频率变化, 直接计算 目标距离将造成测距精度下降. 为解决该问题, 本文首先建立了振动对宽带激光扫频干涉测距系统的影响模 型, 分析了振动对测距的影响机理, 通过对测量系统的色散失配效应进行补偿降低了色散影响, 然后对测量信 号进行交叠分时Chirp Z 变换计算不同时刻目标距离, 进一步结合卡尔曼滤波方法对目标距离信息进行状态 估计, 使测量的标准差由185.4 m 降低到9.0 m, 有效降低了环境振动对测量结果的影响, 提高了测量精度. 该方法在不需要改变激光扫频干涉绝对距离测量装置的条件下, 为进一步提高振动环境中的测距精度提供了 解决方法, 降低了装置复杂度和成本. 关键词: 干涉仪, 激光频率扫描干涉仪, 激光测距, 振动 PACS: 95.75.Kk, 42.79.Qx, 42.60.Fc, 43.40.Yq DOI: 10.7498/aps.65.209501 测量光频扫描起始点和终止点的相位时需要花费 1 引 言 0.1 s 的时间将光频锁定在法布里-珀罗谐振腔. 李 7