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频率扫描干涉法绝对测距中运动误差的补偿研究 被引量：9
1
作者 李志栋 江月松 +4 位作者 桑峰 王林春 邓士光 辛遥 郭泾平 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期144-149,共6页
在频率扫描干涉法绝对距离测量过程中,目标的运动会对测量结果引入误差,经推导发现运动误差与激光扫频终点频率以及扫频过程中的光程差位移量有关。前者可直接通过高精度波长计测量,对于后者,提出了外差干涉频分复用技术,设计了一种新... 在频率扫描干涉法绝对距离测量过程中,目标的运动会对测量结果引入误差,经推导发现运动误差与激光扫频终点频率以及扫频过程中的光程差位移量有关。前者可直接通过高精度波长计测量,对于后者,提出了外差干涉频分复用技术,设计了一种新的频率扫描距离测量干涉仪,可同时实现目标绝对距离和光程差位移量的测量,通过剔除与扫频终点频率和光程差位移量有关的误差相位偏移量后即可实现运动补偿。分析了该绝对距离测量系统的可行性和运动补偿的不确定度,并对测量精度进行仿真验证。结果表明该方法快速有效,在较快速运动目标测距时可实现对纳米量级光程差位移量的测量。在几十米距离范围内,当频率扫描范围达到100 GHz时该补偿方法引入的误差约为几十微米。 展开更多
关键词 激光光学 运动误差补偿 精度测量仿真 频率扫描干涉法 绝对距离
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光频扫描干涉绝对距离测量 被引量：8
2
作者 吴腾飞 周强 +2 位作者 林嘉睿 杨凌辉 邾继贵 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期213-226,共14页
随着大型装备制造技术的不断发展,测量尺度的增加与精度需求的提升给现有大尺寸精密测量技术带来了严峻挑战。光频扫描干涉测距在精度、效率、现场适应性、溯源等方面具有良好的综合性能,尤其适合当前工业测量场景下的大尺寸绝对距离测... 随着大型装备制造技术的不断发展,测量尺度的增加与精度需求的提升给现有大尺寸精密测量技术带来了严峻挑战。光频扫描干涉测距在精度、效率、现场适应性、溯源等方面具有良好的综合性能,尤其适合当前工业测量场景下的大尺寸绝对距离测量任务。本文介绍了光频扫描干涉测距的基本原理,总结了关键技术和仪器的研究进展,从提升测量精度与效率的角度出发,探讨了其应用于工业测量领域仍存在的问题、研究方向和发展前景。 展开更多
关键词 测量 绝对测距 光频扫描干涉 大空间坐标测量 工业测量
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一种扫频干涉激光测距系统的标定方法
3
作者 闫语畅 薛蔺洋 +2 位作者 陈潇洒 陈桂林 韩昌佩 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期103-111,共9页
针对扫频干涉激光测距系统的标定问题,首先建立扫频干涉的数学物理模型,对测距原理进行推导;然后针对激光频率漂移导致系统误差的问题,提出通过改变扫描镜角度并利用基准尺对系统参数进行标定的方法;之后研究激光器扫频非线性误差数学... 针对扫频干涉激光测距系统的标定问题,首先建立扫频干涉的数学物理模型,对测距原理进行推导;然后针对激光频率漂移导致系统误差的问题,提出通过改变扫描镜角度并利用基准尺对系统参数进行标定的方法;之后研究激光器扫频非线性误差数学物理模型,提出线性电流调制和信号处理算法对扫频特性进行标定,再构造电流调制函数对扫频非线性进行校正,仿真分析并对其进行验证;最后搭建相关实验平台,对两种标定校正方法分别进行实验,验证所提方法的有效性。在不额外增加光学器件或高精度仪器的情况下,所提标定方法可以实现扫频干涉激光测距系统的参数标定和校正,对在地面测试和在轨部署应用的测距系统保持长期稳定工作具有实际工程价值。 展开更多
关键词 测量 扫频干涉 激光测距 分布式反馈激光器 系统标定 非线性校正 风云四号
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基于双向吸收光谱精准标定的光频扫描干涉绝对测距
4
作者 周强 吴腾飞 +1 位作者 曾周末 邾继贵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期126-137,共12页
本文研究了光频扫描干涉绝对测距的长度基准精准标定方法.利用气体吸收光谱在线标定测距系统中作为长度基准的延时长光纤光程,并提出利用加权线性最小二乘方法解决不同吸收谱峰不确定度的差异.针对吸收光谱标定光纤光程重复精度低的问题... 本文研究了光频扫描干涉绝对测距的长度基准精准标定方法.利用气体吸收光谱在线标定测距系统中作为长度基准的延时长光纤光程,并提出利用加权线性最小二乘方法解决不同吸收谱峰不确定度的差异.针对吸收光谱标定光纤光程重复精度低的问题,提出了利用双向吸收光谱特征融合的方法提升光纤光程标定精密度.针对吸收谱峰绝对光频准确性不足的问题,提出单一吸收光谱比例系数的标定方法,相较于逐一校准谱峰光频的思路更为简单直接,提升了光纤光程标定准确度.为验证上述方法的有效性,分别进行了重复精度评估实验、比例系数标定实验以及精度比对实验.实验结果表明,标定164 m光纤光程的标准差为10-30μm,在系统温度上升及温度稳定条件下,0-10 m及0-15 m的测量范围内,测距标准差不大于5μm,测距比对残差不大于±4μm,显示了该系统良好的测距性能. 展开更多
关键词 光频扫描干涉 气体吸收光谱 绝对测距 加权最小二乘
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非合作目标光频扫描干涉信号快速检测方法 被引量：1
5
作者 赵晖 吴腾飞 +1 位作者 周强 段志君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期58-66,共9页
研究非合作目标光频扫描干涉信号的快速检测方法,采用稀疏傅里叶变换算法快速求解距离谱,通过引入综合Rife算法精密校正距离谱,可大幅提升解算效率,保证解算精度。实验结果表明,所设计的硬件检测单元能够高效采集并处理不同粗糙度、入... 研究非合作目标光频扫描干涉信号的快速检测方法,采用稀疏傅里叶变换算法快速求解距离谱,通过引入综合Rife算法精密校正距离谱,可大幅提升解算效率,保证解算精度。实验结果表明,所设计的硬件检测单元能够高效采集并处理不同粗糙度、入射距离及入射角度的非合作目标干涉信号,2 MB数据的处理时间为0.1224 s,在12 m范围内测距误差小于13μm,标准差优于10μm。 展开更多
关键词 测量 光频扫描干涉 非合作目标 频谱校正 绝对距离测量
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基于光谱标定的光频扫描干涉绝对测距方法
6
作者 尚岳 吴腾飞 +3 位作者 林嘉睿 杨凌辉 周强 邾继贵 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期158-168,共11页
光频扫描干涉(FSI)绝对测距技术具有精度高、灵敏度高等优点,受到了大型装备制造领域的广泛关注。为获得更高的测距精度,FSI系统中往往需要通过构建光纤辅助干涉仪以实现对光频变化的精密监测。然而,受环境因素以及色散效应的影响,光纤... 光频扫描干涉(FSI)绝对测距技术具有精度高、灵敏度高等优点,受到了大型装备制造领域的广泛关注。为获得更高的测距精度,FSI系统中往往需要通过构建光纤辅助干涉仪以实现对光频变化的精密监测。然而,受环境因素以及色散效应的影响,光纤辅助干涉仪的光程难以在测量过程中维持稳定,导致测量精度严重下降。针对这一问题,提出了一种基于光谱标定的FSI绝对测距方法,采用氰化氢(HCN)气体的吸收光谱特征为FSI系统辅助干涉仪光程的在位快速标定提供稳定、精确的光频参考。提出了一种色散失配误差的快速补偿方法以消除光纤辅助干涉仪引入的色散失配误差对测量结果的影响。为验证上述方法的有效性,在20 m的距离上与商用干涉仪进行精度对比实验。实验结果表明,在测量范围内该系统的最大测距偏差小于50μm,测量重复性优于±4μm。 展开更多
关键词 测量 光频扫描干涉 绝对距离测量 吸收光谱 色散效应
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基于激光自混合测振的FSI测距误差补偿方法 被引量：5
7
作者 柴晓博 吴腾飞 殷璞芙 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第11期198-204,共7页
在激光扫频干涉测距过程中,目标振动在测距干涉信号中引入了多普勒频移,造成信号频谱展宽,导致了测距误差放大效应。为了降低振动对测距结果的影响,提出了基于激光自混合测振的测距误差补偿方法,通过同步测量自混合干涉信号的相位变化,... 在激光扫频干涉测距过程中,目标振动在测距干涉信号中引入了多普勒频移,造成信号频谱展宽,导致了测距误差放大效应。为了降低振动对测距结果的影响,提出了基于激光自混合测振的测距误差补偿方法,通过同步测量自混合干涉信号的相位变化,补偿目标振动对测距干涉信号的相位调制,并采用频率重采样法校正激光器的调频非线性。最终通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在实验中,当测量的目标振幅为7102.1 nm时,测振标准差为7.9 nm,补偿前的测距标准差为3270.6μm,补偿后的测距标准差降低到21.4μm。补偿后的测距标准差接近无振动情况下的测距标准差,表明目标振动引发的测距误差放大问题得到了有效解决。 展开更多
关键词 测量 激光扫频干涉测距 激光自混合干涉 目标振动补偿 频率重采样
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基于旋转不变技术信号参数估计的激光扫频干涉测量方法 被引量：4
8
作者 徐靖翔 孔明 许新科 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期142-149,共8页
激光扫频干涉测量技术具有无测距盲区、非接触、单次测量多目标的能力.通过傅里叶变换可提取目标拍频频率,进而解算距离.然而受激光器调频带宽限制,通过傅里叶变换得到的目标分辨率受限于固有分辨率.为解决该问题,本文提出采用基于旋转... 激光扫频干涉测量技术具有无测距盲区、非接触、单次测量多目标的能力.通过傅里叶变换可提取目标拍频频率,进而解算距离.然而受激光器调频带宽限制,通过傅里叶变换得到的目标分辨率受限于固有分辨率.为解决该问题,本文提出采用基于旋转不变技术的信号参数估计(ESPRIT)算法对测量信号进行频谱分析.实验通过插值拟合法校正测量信号拍频非线性,进而采用ESPRIT算法测量目标距离,结果表明在傅里叶变换算法无法区分临近目标频率的情况下,采用ESPRIT算法可以区分出目标的频率,通过计算可得被测目标的厚度为2.08 mm.从而为诸如光纤临近损伤点、薄台阶高度或小孔等测量提供了思路. 展开更多
关键词 激光扫频干涉测量 快速傅里叶变换 基于旋转不变技术的信号参数估计算法
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