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

1、非接觸、高精度、無(wú)導(dǎo)軌的絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)在計(jì)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(jià)值和實(shí)用意義，因此基于激光頻率掃描干涉的絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)受到廣泛研究。由于現(xiàn)有的基于該原理的測(cè)距系統(tǒng)大多采用連續(xù)來(lái)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(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量時(shí)需要附加波長(zhǎng)定位器，因此這種測(cè)量系統(tǒng)存在著體積大、光路對(duì)準(zhǔn)要求高、被測(cè)目標(biāo)需要安裝反射鏡等缺點(diǎn)。
　　本論文針對(duì)這些問(wèn)題，在分析了基于頻率掃描干涉絕對(duì)距離測(cè)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(jì)了采用數(shù)字調(diào)諧激光器的光纖光學(xué)相干測(cè)距儀。論文研究的測(cè)距儀由數(shù)字調(diào)諧激光器、光纖干涉光路、信號(hào)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(wú)需另設(shè)波長(zhǎng)定位器就可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)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(jì)了帶有參考反射面的集成光纖相干傳感器作為測(cè)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(shí)現(xiàn)了對(duì)非光學(xué)表面的直接測(cè)量，并降

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