[發明專利]一種基于光纖復合干涉的高精度絕對位移測量系統

無效

• 申請號: 201110439810.3
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102564318A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 謝芳;劉義秦;馬森;李昭瑩
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

1.一種基于光纖復合干涉的高精度絕對位移測量系統，其特征在于它是由寬帶光源(S1)、光纖隔離器(GL)、3dB-耦合器(N)、二個自準直鏡(G3，G4)、光纖光柵(FBG)、二個反射鏡(G1，G2)、兩個探測器(PD1，PD2)、環行器(H)、一維平移臺(M)、壓電陶瓷(PZT)、反饋控制電路(B4)、信號發生器(B5)、信號處理電路(B1)、A/D轉換卡(B2)、計算機(B3)和結果輸出(B6)組成；寬帶光源(S1)發出的光經過光纖隔離器(GL)、3dB-耦合器(N)后被分成兩路，這兩路光分別被自準直鏡(G3，G4)準直后，垂直入射到測量鏡(G1)和參考鏡(G2)上，并由測量鏡(G1)和參考鏡(G2)再次反射回系統，兩束反射光在3dB-耦合器(N)再次相遇，其中一路合光到達光纖隔離器(GL)，由于光纖隔離器(GL)的作用此光不會到達光源(S1)，因此不會對光源(S1)產生影響；另一路合光經過環形器后到達光纖光柵(FBG)，合光中滿足此光纖光柵(FBG)布拉格條件的波長的光被光纖光柵(FBG)反射，反射光再次經過環形器(H)，由探測器(PD1)探測，探測器(PD1)探測到的是高相干干涉信號；透過光纖光柵(FBG)的光由探測器(PD2)探測，二個自準直鏡(G3，G4)、二個反射鏡(G1，G2)構成光纖干涉儀，當光纖干涉儀的光程差小于光源的相干長度時，探測器(PD2)探測到的是低相干干涉信號，當光纖干涉儀的光程差為零時，探測器(PD2)探測到的信號為最大；信號發生器(B5)產生周期性鋸齒波，對位于光纖干涉儀的一個干涉臂中的一維平移臺(M)加周期性的鋸齒波電壓，周期性地線性調節光纖干涉儀的光程差，探測器(PD1，PD2)分別探測到在一個調節周期內的高相干干涉信號和低相干干涉信號，當位移變化時，探測器(PD2)探測到的低相干干涉信號峰值點的位置將成比例地移動，利用此峰值點的位置的移動范圍決定位移的幅值，利用探測器(PD1)探測到的高相干干涉信號在探測器(PD2)探測到的低相干干涉信號峰值點的位置的移動范圍內的干涉條紋數決定位移的值；探測器(PD1，PD2)探測到的信號同時經過信號處理電路(B1)、A/D轉換卡(B2)、以及計算機(B3)中的程序作數據處理后，由結果輸出(B6)輸出測量結果；探測器(PD1)探測到的高相干干涉信號還同時輸入反饋控制電路，經過反饋控制電路處理后，其輸出信號加在壓電陶瓷(PZT)上，驅動壓電陶瓷(PZT)調節光纖干涉儀的光程差。

2.根據權利要求1所述的一種基于光纖復合干涉的高精度絕對位移測量系統，其特征在于：利用光纖光柵(FBG)反射滿足布拉格條件的波長的光，使光纖干涉儀同時工作于高相干干涉和低相干干涉狀態；用低相干干涉信號峰值點的位置的移動量決定被測位移的幅值，用高相干干涉信號測量位移的值。

3.根據權利要求1所述的一種基于光纖復合干涉的高精度絕對位移測量系統，其特征在于：利用探測器(PD1)探測到的高相干干涉信號經過反饋控制電路(B4)處理后驅動壓電陶瓷(PZT)調節光纖干涉儀的光程差，從而抑制環境干擾對解調干涉儀的影響。