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扫频干涉测距光频率非线性阶次跟踪抑制方法
第36卷 第1期 光 学 学 报
Vol.36,No. 1
2016年1月 ACTAOPTICASINICA January,2016
扫频干涉测距光频率非线性阶次跟踪抑制方法
刘 哲 刘志刚 邓忠文 陶 龙
西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安 710049
摘要 针对激光频率扫描干涉(FSI)测距系统中激光器输出光频率非线性对测量精度的影响，提出了一种基于非平
稳信号阶次跟踪的方法。从频域的角度分析了FSI测距系统中影响测量精度的主要因素。通过检测法布里-珀罗
标准具的透射信号，实现对光频率的快速间接测量。利用最小二乘的方法对光频率进行线性拟合，实现对光频率
变化率的修正。通过多项式拟合的方法确定光频率的时间-频率数学表达式，构造等频率的间隔点对其逆向插值，
获得对应的时间序列。对采样的干涉信号在时间序列处正向插值，重构等频率间隔采样的干涉信号，对重构的干
涉信号进行频谱分析，最终得到非平稳干涉信号的干涉频率。结果表明，在不限制待测距离的条件下，利用阶次跟
踪的方法，可以有效抑制激光器输出光频率非线性的影响，FSI测距系统的测量精度得到显著提高。在1000mm的
测量范围内，测量结果的空间分辨率提高了36倍以上。
关键词 测量;空间分辨率;非线性光频率;阶次跟踪;法布里-珀罗标准具
中图分类号 TB921 文献标识码 A
doi: 10.3788/AOS201636.0112003
SuppressionofNonlinearFrequencySweepinFrequencySweeping
InterferometerBasedonOrderTrackingTechnique
LiuZhe LiuZhigang DengZhongwen TaoLong
StateKeyLaboratoryforManufacturingSystemsEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,
Xi′an,Shaanxi 710049,China
Abstract Anewmethodbasedonordertrackingtechniqueforreducingtheeffectofnonlinearopticalfrequency
sweptinfrequencysweepinginterferometer(FSI)ispresented.Themainfactorsaffectingthemeasuringaccuracy
oftheFSIsystemarediscussedinfrequencydomain.Thismethodutilizestheopticalresonantcharacteristicofa
Fabry-Perotetalontomeasuretheinstantaneousopticalfrequencyofalaserrapidly.Carriesonthedatalinear
fittingtotheopticalfrequencyontheleast-squaremethodandmaketheslopeofthelinearequationasthe
correctionrateofopticalfrequency.Thetimeseriesofequidistantopticalfrequencygridcanbeobtainedwith
polynomialfitandinterpolationofopticalfrequency.Theinterferencesignalcanberesampledaccordingtotime
serieso
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