[發(fā)明專利]基于外差激光干涉儀同時(shí)測(cè)量距離和位移的裝置及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910757968.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN110412606A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁浴榕;李潤(rùn)兵;王謹(jǐn);詹明生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01S17/08
• 分類號(hào): G01S17/08;G01S7/48;G01B11/02;G01B9/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種基于外差激光干涉儀同時(shí)測(cè)量距離和位移的裝置，包括待測(cè)物體(40)，其特征在于：

設(shè)置有信號(hào)源(10)、外差激光干涉儀(20)和數(shù)字解調(diào)電路(30)；

其連接關(guān)系是：

信號(hào)源(10)與外差激光干涉儀(20)連接，用于調(diào)制激光頻率和驅(qū)動(dòng)聲光移頻器；信號(hào)源(10)同時(shí)與數(shù)字解調(diào)電路(30)連接，用于提供參考信號(hào)；外差激光干涉儀(20)與待測(cè)物體(40)連通，用于產(chǎn)生激光干涉拍頻信號(hào)；外差激光干涉儀(20)與數(shù)字解調(diào)電路(30)連接，用于提供拍頻信號(hào)。

2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：

所述的外差激光干涉儀(20)包括激光器(21)、功率放大器(22)、聲光移頻器(23)、第1反射鏡(241)、第2反射鏡(242)和第3反射鏡(243)、偏振分束器(25)、消偏振分束器(26)、λ/2波片(27)、λ/4波片(28)和光電探測(cè)器(29)；

信號(hào)源(10)分別與激光器(21)、功率放大器(22)和數(shù)字解調(diào)電路(30)連接，功率放大器(22)和聲光移頻器(23)連接，光電探測(cè)器(29)和數(shù)字解調(diào)電路(30)連接；

激光器(21)、第1反射鏡(241)和聲光移頻器(23)依次連通；激光透過聲光移頻器(23)后產(chǎn)生零級(jí)光和一級(jí)光；一級(jí)光、第2反射鏡(242)、第3反射鏡(243)、消偏振分束器(26)和光電探測(cè)器(29)依次連通；零級(jí)光、λ/2波片(27)、偏振分束器(25)、λ/4波片(28)和待測(cè)物體(40)依次連通；從待測(cè)物體(40)反射的激光、λ/4波片(28)、偏振分束器(25)、消偏振分束器(26)和光電探測(cè)器(29)依次連通。

3.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：

所述的數(shù)字解調(diào)電路(30)包括參考時(shí)鐘(31)、第1模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(321)、第2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(322)、FPGA電路(33)、串口通訊(34)、計(jì)算機(jī)(35)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(36)、濾波放大電路(37)；

信號(hào)源(10)、第1模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(321)和FPGA電路(33)依次連接，外差激光干涉儀(20)、第2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(321)和FPGA電路(33)依次連接；參考時(shí)鐘(31)和FPGA電路(33)的時(shí)鐘連接；FPGA電路(33)的時(shí)鐘和第1模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(321)、第2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(322)分別連接；FPGA電路(33)、串口通訊(34)和計(jì)算機(jī)(35)依次連接；FPGA電路(33)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(36)和濾波放大電路(37)依次連接。

4.基于權(quán)利要求1、2或3所述裝置的同時(shí)測(cè)量距離和位移的方法，其特征在于：

①來自于信號(hào)源(10)的參考信號(hào)fr，與來自于外差激光干涉儀(20)的拍頻信號(hào)fh，分別被第1模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(321)和第2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(322)采集后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

②上述數(shù)字信號(hào)經(jīng)過FPGA電路(33)中的數(shù)字鎖相環(huán)做相位解調(diào)運(yùn)算，得到參考信號(hào)和拍頻信號(hào)的相位；相位作減法后得到相位差數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的變化反映了待測(cè)物體(40)的相對(duì)位移Δx；

③數(shù)字鎖相環(huán)同時(shí)解調(diào)拍頻信號(hào)的頻率；頻率數(shù)據(jù)再通過幅度解調(diào)數(shù)據(jù)處理之后，得到頻率的正弦幅度數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)反映了待測(cè)物體(40)的距離L；

④相位差數(shù)據(jù)、頻率正弦變化的幅度數(shù)據(jù)經(jīng)過降采樣濾波器處理后，再通過串口通訊(34)傳送至計(jì)算機(jī)(35)進(jìn)行圖形顯示與存儲(chǔ)。