采用數(shù)字調(diào)諧激光器的光纖光學(xué)相干測距儀的研究.pdf

1、非接觸、高精度、無導(dǎo)軌的絕對距離測量技術(shù)在計量科學(xué)領(lǐng)域與工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域有著重要的理論價值和實用意義，因此基于激光頻率掃描干涉的絕對距離測量技術(shù)受到廣泛研究。由于現(xiàn)有的基于該原理的測距系統(tǒng)大多采用連續(xù)來回掃描的調(diào)諧激光器作為光源，應(yīng)用透鏡系統(tǒng)搭建干涉光路，并且實現(xiàn)高精度測量時需要附加波長定位器，因此這種測量系統(tǒng)存在著體積大、光路對準(zhǔn)要求高、被測目標(biāo)需要安裝反射鏡等缺點。
　　本論文針對這些問題，在分析了基于頻率掃描干涉絕對距離測量技術(shù)

2、的原理和數(shù)據(jù)處理方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了采用數(shù)字調(diào)諧激光器的光纖光學(xué)相干測距儀。論文研究的測距儀由數(shù)字調(diào)諧激光器、光纖干涉光路、信號采集電路以及PC機(jī)組成。采用數(shù)字調(diào)諧激光器作為掃描光源，所輸出激光的頻率可以設(shè)定且定位十分精準(zhǔn)，因此無需另設(shè)波長定位器就可以實現(xiàn)高精度測量。選用單模光纖及相關(guān)光纖器件搭建干涉光路，并設(shè)計了帶有參考反射面的集成光纖相干傳感器作為測量探頭，根據(jù)光纖纖芯的空間濾波特性和光的漫反射特性實現(xiàn)了對非光學(xué)表面的直接測量，并降

3、低了測量光路的對準(zhǔn)要求。信號采集電路包括ARM控制板和八路采集板，其中八路采集板實現(xiàn)8通道干涉信號的光電轉(zhuǎn)換和AD采集；ARM控制板以STM32為主控芯片，實現(xiàn)對數(shù)字調(diào)諧激光器的控制，并將AD采集的干涉信號數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)。PC機(jī)上通過LabVIEW編程實現(xiàn)干涉信號的分析與距離值的計算。
　　對所制作的光纖光學(xué)相干測距儀樣機(jī)進(jìn)行了測試。實驗表明該測距儀的量程達(dá)到30mm，測量的重復(fù)偏差值小于0.002％，可以對金屬、塑料