基于振动抑制高精度宽带激光扫频干涉测量方法

作     者：刘国栋 许新科 刘炳国 陈凤东 胡涛 路程 甘雨 Liu Guo-Dong;Xu Xin-Ke;Liu Bing-Guo;Chen Feng-Dong;Hu Tao;Lu Cheng;Gan Yu

作者机构：哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2016年第65卷第20期

页      面：272-278页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51275120 61275096)资助的课题 

主　　题：干涉仪 激光频率扫描干涉仪 激光测距 振动 

摘      要：本文研究了基于振动抑制的高精度宽带激光扫频干涉测量方法.在激光扫频干涉测量中振动引起目标位移,导致在测量信号拍频中叠加了多普勒频移,该频移量通常远大于目标实际位移产生的频率变化,直接计算目标距离将造成测距精度下降.为解决该问题,本文首先建立了振动对宽带激光扫频干涉测距系统的影响模型,分析了振动对测距的影响机理,通过对测量系统的色散失配效应进行补偿降低了色散影响,然后对测量信号进行交叠分时Chirp Z变换计算不同时刻目标距离,进一步结合卡尔曼滤波方法对目标距离信息进行状态估计,使测量的标准差由185.4μm降低到9.0μm,有效降低了环境振动对测量结果的影响,提高了测量精度.该方法在不需要改变激光扫频干涉绝对距离测量装置的条件下,为进一步提高振动环境中的测距精度提供了解决方法,降低了装置复杂度和成本.