基于光電振蕩器的大量程高精度絕對距離測量技術(shù)研究.pdf

1、測量技術(shù)的發(fā)展是所有科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ),其技術(shù)發(fā)展的水平?jīng)Q定了人類認(rèn)識世界以及改造世界的水平。大量程、高精度的絕對距離測量技術(shù)可以提高大型設(shè)備、科學(xué)儀器的制造、裝配的水平,對于促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、提高科學(xué)研究的水平有重要的意義。為此,大量程的絕對距離測量技術(shù)在最近幾年內(nèi)得到了深入廣泛的研究。
　　傳統(tǒng)的絕對距離測量技術(shù)主要針對飛行時間信息或相位變化信息進(jìn)行檢測,測量精度很大程度上依賴于測試工具、儀器的精密程度。本文提出了一種基于

2、光電振蕩器(OEO)的大量程高精度絕對距離測量系統(tǒng),該系統(tǒng)利用光電振蕩器中振蕩頻率同環(huán)路長度的對應(yīng)關(guān)系,巧妙地將待測距離引入OEO振蕩環(huán)路,通過對頻率信息的測量來獲得距離信息。并運用累積放大原理,將被測的頻率信息整倍數(shù)放大,在相同的觀測條件下,獲得了更高的精度。且該方法不受模糊距離的限制,具有很大的測試范圍。
　　在頻率信息的測量中為了獲得更高的精度,需要OEO系統(tǒng)具有高質(zhì)量的振蕩輸出信號。本文對OEO的基本結(jié)構(gòu)原理做了詳細(xì)介紹,

3、并對其噪聲性能做了深入的分析。采用光域偏振雙環(huán)路結(jié)構(gòu)有效地抑制了邊模噪聲,輸出信號有著很高的質(zhì)量。對OEO系統(tǒng)中距離測量的引入進(jìn)行了理論分析,闡明了OEO測距的大量程、高精度特性。
　　外界環(huán)境因素如溫度、振動等會對OEO環(huán)路長度造成嚴(yán)重的影響,致使振蕩頻率發(fā)生漂移甚至跳?，F(xiàn)象,大大降低了系統(tǒng)的測量穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。針對這一問題,我們運用兩路波長不同的信號分別構(gòu)建了“穩(wěn)腔環(huán)”與“測試環(huán)”,其中穩(wěn)腔環(huán)采用鎖相環(huán)原理對其振蕩頻率進(jìn)行鎖定

4、,保證了OEO基本環(huán)路長度的穩(wěn)定。這樣對測試環(huán)路的振蕩頻率進(jìn)行準(zhǔn)確測量便可獲得距離信息的準(zhǔn)確值。
　　完成了對OEO測距系統(tǒng)的測量穩(wěn)定性、測量準(zhǔn)確性、測量范圍能力的測試工作。實驗結(jié)果表明,測量系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性,穩(wěn)腔環(huán)路對OEO基本環(huán)長的穩(wěn)定性約為10-9,確保了距離測量的準(zhǔn)確。在模擬的3公里測試范圍上,對1.5m的空間距離進(jìn)行了測試,最大誤差小于1.4?m,具有很高的精度。實驗中最大的測量范圍達(dá)到了6km,理論上還可進(jìn)行擴(kuò)展,