[發明專利]無導軌的絕對距離測量方法和系統

在審

• 申請號: 201710413162.1
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107228623A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 方占軍;林百科;曹士英;林弋戈;王強;赫明釗;孟飛;李燁
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉劍波

1.一種無導軌的絕對距離測量系統，其特征在于，包括：

激光器，用于輸出光脈沖序列，其中光脈沖序列中包括具有不同的中心波長和重復頻率的第一光脈沖序列和第二光脈沖序列；

第一光學處理器件，用于從激光器輸出的光脈沖序列中分離出第一光脈沖序列和第二光脈沖序列，將第一光脈沖序列進行光譜擴展，以便使第一光脈沖序列和第二光脈沖序列的光譜重疊；

待測距裝置，用于使光譜擴展后的第一光脈沖序列分別通過待測距裝置中的目標鏡和參考鏡的反射，以生成目標脈沖序列和參考脈沖序列；

光學干涉裝置，用于使第二光脈沖序列分別與目標脈沖序列和參考脈沖序列進行干涉，以生成目標干涉信號和參考干涉信號；

信息處理裝置，用于采集目標干涉信號和參考干涉信號，并利用目標干涉信號和參考干涉信號的相位譜線之差，得到目標鏡對應的目標臂和參考鏡對應的參考臂之間的距離差。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括：

第二光學處理器件，用于將第二光脈沖序列分為第一本地脈沖序列和第二本地脈沖序列，以便光學干涉裝置使用第一本地脈沖序列分別與目標脈沖序列和參考脈沖序列進行干涉。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，

第一本地脈沖序列的光功率小于第二本地脈沖序列的光功率。

4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，還包括：

光電探測器，用于探測第二本地脈沖序列的重復頻率，以作為信息處理裝置的信號采集時鐘信號。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的系統，其特征在于，

信息處理裝置用于在時域上采集目標干涉信號和參考干涉信號，分別對采集的目標干涉信號和參考干涉信號進行時頻域變換，以分別得到目標干涉信號對應的第一相位譜線和參考干涉信號對應的第二相位譜線，通過利用第一相位譜線和第二相位譜線之差，得到目標臂和參考臂之間的距離差。

6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，

第一相位譜線和第二相位譜線之差與目標臂和參考臂之間的距離差成正比。

7.一種無導軌的絕對距離測量方法，其特征在于，包括：

激光器輸出光脈沖序列，其中光脈沖序列中包括具有不同的中心波長和重復頻率的第一光脈沖序列和第二光脈沖序列；

第一光學處理器件從激光器輸出的光脈沖序列中分離出第一光脈沖序列和第二光脈沖序列，將第一光脈沖序列進行光譜擴展，以便使第一光脈沖序列和第二光脈沖序列的光譜重疊；

待測距裝置使光譜擴展后的第一光脈沖序列分別通過待測距裝置中的目標鏡和參考鏡的反射，以生成目標脈沖序列和參考脈沖序列；

光學干涉裝置使第二光脈沖序列分別與目標脈沖序列和參考脈沖序列進行干涉，以生成目標干涉信號和參考干涉信號；

信息處理裝置采集目標干涉信號和參考干涉信號，并利用目標干涉信號和參考干涉信號的相位譜線之差，得到目標鏡對應的目標臂和參考鏡對應的參考臂之間的距離差。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括：

第二光學處理器件將第二光脈沖序列分為第一本地脈沖序列和第二本地脈沖序列，以便光學干涉裝置使用第一本地脈沖序列分別與目標脈沖序列和參考脈沖序列進行干涉。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，

第一本地脈沖序列的光功率小于第二本地脈沖序列的光功率。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括：

光電探測器探測第二本地脈沖序列的重復頻率，以作為信息處理裝置的信號采集時鐘信號。

11.根據權利要求7-10中任一項所述的方法，其特征在于，

信息處理裝置在時域上采集目標干涉信號和參考干涉信號；

分別對采集的目標干涉信號和參考干涉信號進行時頻域變換，以分別得到目標干涉信號對應的第一相位譜線和參考干涉信號對應的第二相位譜線；

通過利用第一相位譜線和第二相位譜線之差，得到目標臂和參考臂之間的距離差。

12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，

第一相位譜線和第二相位譜線之差與目標臂和參考臂之間的距離差成正比。