基于光電振蕩器的大量程高精度絕對(duì)距離測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、測(cè)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(shí)世界以及改造世界的水平。大量程、高精度的絕對(duì)距離測(cè)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(duì)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(duì)距離測(cè)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(duì)距離測(cè)量技術(shù)主要針對(duì)飛行時(shí)間信息或相位變化信息進(jìn)行檢測(cè),測(cè)量精度很大程度上依賴于測(cè)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(duì)距離測(cè)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(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,巧妙地將待測(cè)距離引入OEO振蕩環(huán)路,通過(guò)對(duì)頻率信息的測(cè)量來(lái)獲得距離信息。并運(yùn)用累積放大原理,將被測(cè)的頻率信息整倍數(shù)放大,在相同的觀測(cè)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(cè)試范圍。
　　在頻率信息的測(cè)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(hào)。本文對(duì)OEO的基本結(jié)構(gòu)原理做了詳細(xì)介紹,

3、并對(duì)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(hào)有著很高的質(zhì)量。對(duì)OEO系統(tǒng)中距離測(cè)量的引入進(jìn)行了理論分析,闡明了OEO測(cè)距的大量程、高精度特性。
　　外界環(huán)境因素如溫度、振動(dòng)等會(huì)對(duì)OEO環(huán)路長(zhǎng)度造成嚴(yán)重的影響,致使振蕩頻率發(fā)生漂移甚至跳模現(xiàn)象,大大降低了系統(tǒng)的測(cè)量穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。針對(duì)這一問(wèn)題,我們運(yùn)用兩路波長(zhǎng)不同的信號(hào)分別構(gòu)建了“穩(wěn)腔環(huán)”與“測(cè)試環(huán)”,其中穩(wěn)腔環(huán)采用鎖相環(huán)原理對(duì)其振蕩頻率進(jìn)行鎖定

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