激光調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)具有無需導(dǎo)軌、非接觸式測(cè)量、可對(duì)非合作目標(biāo)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),是一種獲取大型裝備及關(guān)鍵構(gòu)件三維形貌信息的重要手段。由于半導(dǎo)體激光器可實(shí)現(xiàn)電流調(diào)諧,具備掃頻速率快、調(diào)制方式簡(jiǎn)單靈活、尺寸小、成本低的優(yōu)點(diǎn),已成為激光FMCW絕對(duì)距離測(cè)量系統(tǒng)的首選光源。本課題設(shè)計(jì)了雙路數(shù)模混合電荷泵光電鎖相環(huán)系統(tǒng),用于校正雙路電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的調(diào)諧非線性影響,并將非線性校正后的電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為測(cè)量光源,搭建了基于雙激光器的激光FMCW絕對(duì)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采用雙半導(dǎo)體激光器同步掃頻測(cè)量非合作振動(dòng)目標(biāo),驗(yàn)證雙掃對(duì)被測(cè)目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)引入的多普勒誤差的抑制效果。本課題首先研究了以電流調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為測(cè)量光源的激光FMCW絕對(duì)距離測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)距原理,分析了半導(dǎo)體激光器掃頻非線性對(duì)測(cè)距分辨率和精度的影響。研究了雙半導(dǎo)體激光器同步掃頻模式抑制振動(dòng)影響的原理。其次,介紹分析半導(dǎo)體激光器調(diào)頻非線性的校正方法,包括基于迭代算法的開環(huán)預(yù)校正和基于電荷泵光電鎖相環(huán)的實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋校正。詳細(xì)分析了電荷泵光電鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù),以及光電鎖相環(huán)重要參數(shù)的測(cè)量方法和各模塊的具體實(shí)現(xiàn)方... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光FMCW絕對(duì)距離測(cè)量系統(tǒng)光路示意圖

圖 2-2 激光 FMCW 絕對(duì)距離測(cè)量系統(tǒng)原理圖考光與測(cè)量光的復(fù)振幅可以表示為：( ) sin( )t t t tu t a t ( ) sin( )r r r ru t a t tt 2πf，rr 2πf。平衡探測(cè)器上參考光與測(cè)量光發(fā)生干涉后的輸出光強(qiáng)為 22 22 2 2 2( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( )cos(2 2 ) cos(2 2 )22 cos[( ) ( )]2 cos[( ) ( )]t r t r t rt r t t t r r rt r t r t rt r t r t rI t S u t u t S u t u t u t u tSa a a t a ta a ta a S 為探測(cè)器的靈敏度。式(2-3)可知，混頻干涉后的光學(xué)干涉信號(hào)中包含有多項(xiàng)分量，其中測(cè)量光的直流分量、倍頻分量以及和頻與差頻分量。其中和頻與倍高，而平衡探測(cè)器具有有限的探測(cè)范圍即探測(cè)帶寬，和頻與倍頻超范圍，因此無法探測(cè)，所以混頻干涉輸出為

0 50 100 150 200 250 300 3501.93181.9321.93221.93241.93261.93281.9331.9332x 105X: 30Y: 1.933e+005X: 320Y: 1.932e+005DFB激 光 器 靜 態(tài) 頻 率 -電 流 曲 線靜 態(tài) 電 流 （ mA）輸出光頻率（GHz）圖 2-3 靜態(tài)測(cè)量下 DFB 激光器電流-頻率曲線-4 所示是 DFB 激光器在 200Hz 調(diào)制頻率下的動(dòng)態(tài)線性調(diào)制理想線性調(diào)頻曲線，實(shí)線表示的是實(shí)際動(dòng)態(tài)調(diào)制曲線，對(duì)地看出，動(dòng)態(tài)調(diào)制下，激光器的調(diào)頻非線性更加嚴(yán)重，而動(dòng)態(tài)下的調(diào)制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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