【摘要】：目前重大裝備制造技術(shù)正朝著大尺寸、高精度的方向發(fā)展,主要涉及到航空、航天、大型船舶及機電設(shè)備、大型科研設(shè)備的制造、裝配和運行監(jiān)控等領(lǐng)域�？臻g坐標測量技術(shù)作為重大裝備制造與裝配的重要支撐技術(shù),受到人們的廣泛關(guān)注。其中絕對距離測量作為上述技術(shù)的核心和基礎(chǔ),具有重要的研究意義。激光因其具有好的方向性、單色性、相干性和高精度等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于測距領(lǐng)域,近年來,光頻掃描干涉(OFSI)測距技術(shù)作為一種新型的激光測距技術(shù),彌補了傳統(tǒng)干涉測距僅適用于增量式測量,且存在模糊范圍的缺點,具有能夠在大范圍內(nèi)實現(xiàn)靈活可靠的高精度絕對距離測量的潛力。本文針對OFSI絕對測距系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,主要研究內(nèi)容如下:1、在分析OFSI測距基本原理的基礎(chǔ)上,對比了相位測量方法和拍頻測量方法的優(yōu)缺點;基于拍頻測量和傅里葉變換推導(dǎo)了系統(tǒng)的測距分辨率;分析了提高頻率分辨率的方法,選取線性調(diào)頻z變換(CZT)對干涉信號的頻譜進行局部細化,提高拍頻的測量精度;重點分析了調(diào)頻非線性、目標漂移誤差以及光的色散等因素對OFSI測距精度的影響。2、針對調(diào)頻非線性對干涉信號頻譜展寬的影響,提出了基于雙干涉光路的等光頻采樣方法,利用輔助干涉信號作為觸發(fā)采樣的時鐘信號,對測量干涉信號進行重采樣,消除非線性調(diào)頻對測量結(jié)果的影響,提高了測距精度同時降低了該方法對激光器的性能要求。3、通過分析目標漂移對最終測量精度的影響,根據(jù)多普勒頻移方向和運動方向相一致的特點,設(shè)計了基于光頻三角波掃描漂移誤差補償方法,分別測量在光頻上掃和下掃情況下干涉信號的拍頻,利用平均原理消除目標漂移誤差。并設(shè)計對比實驗驗證了該方法的可行性。4、利用外差相位測量技術(shù)和光纖PZT相位補償原理,設(shè)計了基于PID控制的長光纖鎖定系統(tǒng),提高了輔助干涉系統(tǒng)參考長度的穩(wěn)定性,從而提高OFSI絕對測距的精度。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH721
【圖文】：

2n——為測量光路的折射率， ——為干涉級次，——為測量相位，且 的取值范圍為 , 。被測距離較小，使得 m 1，則可以直接通過單波長測量得到干涉相離，但如果被測距離較大，使得 m 1，那么就無法用單波長的測量距離，只能通過精密長導(dǎo)軌，移動被測目標，測量連續(xù)移動的干涉就是傳統(tǒng)的干涉測長原理，這種方法只能測量被測目標的移動距離對距離。傳統(tǒng)的干涉測距方法不同的是，多波長干涉測距技術(shù)不需要精密長進行連續(xù)干涉條紋計數(shù)，只需分析各波長干涉小數(shù)部分即可推算出波長干涉利用多個波長的激光合成長度不同的合成波長，通過對不進行對同一距離的多次干涉測量逐步求解被測距離，可以說多波長了干涉法的測量范圍。下面以雙波長干涉為例介紹多波長干涉的

圖 1-2 通過光頻梳建立時間和長度的關(guān)系示意圖但是現(xiàn)階段飛秒激光頻率梳應(yīng)用在測速儀、人工合成光學(xué)孔徑和多基站目標雷達中均受到了緊湊性和抗環(huán)境干擾能力的限制。自 2000 年起，日本科學(xué)家 KMinoshima 等人使用飛秒激光的高次諧波將測量的模糊范圍拓展到幾百米以來，飛秒激光頻率梳以多種方式應(yīng)用在各種精密的測距系統(tǒng)中。這些方法主要包含如下幾種：利用其在微波頻率和光頻上具有較高的相干性的飛行時間方法，合成微波頻率波長干涉儀，基于傅里葉變換的色散干涉儀，基于雙飛秒激光器的多外差探測干涉儀，基于平衡探測的非相關(guān)飛行時間法。這些新產(chǎn)生的方法都為了一個目標，通過將飛秒脈沖激光器應(yīng)用在傳統(tǒng)的激光干涉儀方法中來實現(xiàn)在絕對距離應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)一個亞波長精度。1.2.3 光頻掃描干涉測距光頻掃描干涉（OFSI）測距技術(shù)最早出現(xiàn)在 20 世紀 80 年代初期[14][15]，隨著可調(diào)諧激光器的發(fā)展而迅速發(fā)展起來，1986 年，Kikuta 等人利用半導(dǎo)體二極

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2724780