[發明專利]一種距離測量方法和系統

在審

• 申請號: 201910040435.1
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109683169A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 李慧霖;彭亮
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 陳銘浩

1.一種距離測量系統，其特征在于，包括窄線寬激光器、保偏光纖耦合器、第一相位調制器、偏振態控制器、第二相位調制器、聲光移頻器、單模光纖耦合器、第一光電探測器、第一微波濾波器、微波環形器、微波功率放大器、天線、第一微波信號發生器、第二微波信號發生器、第三微波信號發生器、第二光電探測器、第二微波濾波器、混頻器、數據采集卡、計算機；窄線寬激光器用于輸出頻率為f的連續波，保偏光纖耦合器連接窄線寬激光器，用于將連續波分成光路1、光路2兩路光信號，第一相位調制器用于對光路1的光施加頻率為f_m的調制信號，第二相位調制器用于對光路2的光施加頻率為f_m+Δf的調制信號，聲光移頻器連接第二相位調制器，用于對第二相位調制器輸出的光進行移頻，聲光移頻器上加載的調制信號的頻率為f_AOM，單模光纖耦合器連接偏振態控制器與聲光移頻器，用以使光路1和光路2產生拍頻信號而形成頻率間隔為Δf的光頻率梳，并通過單模光纖耦合器再次分為兩束光，第一微波信號發生器、第二微波信號發生器、第三微波信號發生器分別為第一相位調制器、第二相位調制器、聲光移頻器的調制信號源，第一光電探測器、第二光電探測器用于單模光纖耦合器輸出的兩束光并轉換成射頻梳，生成兩路微波信號而出現兩個微波通道，即發射通道和接收通道，第一微波濾波器連接第一光電探測器，用于對該射頻梳進行濾波，輸出起始頻率為f₀，頻率間隔為Δf，射頻梳個數為N的一串射頻梳，微波環形器連接第一微波濾波器，微波功率放大器連接微波環形器，天線連接微波功率放大器，用于將該串射頻梳發射到待測物體表面，第二微波濾波器連接第二光電探測器，用于對該射頻梳進行濾波，輸出起始頻率為f₀，頻率間隔為Δf，射頻梳個數為N的一串射頻梳，混頻器連接第二微波濾波器、微波環形器，用以將第二微波濾波器輸出的射頻梳進入混頻器的射頻輸入端，將經待測物體反射后被天線接收并經微波放大器放大后通過微波環形器的微波信號進入混頻器的射頻輸入端，輸出包含了待測物體距離和位移信息的信號，數據采集卡連接混頻器，用于采集混頻器輸出的信號并得到待測物體的距離，計算機連接數據采集卡，用于進行信號處理和結果顯示。

2.根據權利要求1所述的距離測量系統，其特征在于，第一相位調制器與單模光纖耦合器之間串聯一偏振態控制器。

3.一種距離測量方法，其特征在于，采用如權利要求1或2所述的系統，包括：頻率為f的窄線寬激光器輸出的連續波通過保偏光纖耦合器分成光路1、光路2兩路光信號，光路1的光經過第一相位調制器，光路2的光經過第二相位調制器，第二相位調制器輸出的光再經過聲光移頻器，經過聲光移頻器后，光路2光載波的頻率為f+f_AOM，光路1和光路2經過單模光纖耦合器后將產生拍頻信號而形成光頻率梳，光頻率梳的頻率間隔為Δf，產生的頻率梳經過單模光纖耦合器后分為兩束光，兩束光分別被第一光電探測器和第二光電探測器接收并轉換成射頻梳，從而生成兩路微波信號而出現兩個微波通道，即發射通道和接收通道；在發射通道，第一光電探測器輸出的射頻梳通過第一微波濾波器生成一串射頻梳，該串頻率梳通過微波環形器并經微波放大器放大后通過天線發射到待測物體表面，微波信號經過待測物體的反射后被天線接收并經微波放大器放大后通過微波環形器進入接收通道中混頻器的射頻輸入端，在接收通道，第二光電探測器輸出的射頻信號經過第二微波濾波器生成射頻梳，從接收通道中第二微波濾波器輸出的射頻梳進入混頻器的射頻輸入端，混頻器輸出包含了待測物體距離和位移信息的信號，該信號通過數據采集卡采集并得到待測物體的距離，通過計算機實現信號處理和結果顯示。

4.根據權利要求3所述的距離測量方法，其特征在于，光頻率梳產生步進頻率連續波信號，并通過第一微波濾波器進行帶寬和起始頻率的選通。