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大量程光纤绝对测距仪研究

钟明  
【摘要】:非接触、大量程、高精度的绝对测距技术是当今测量技术的重要发展方向,具有广阔的应用前景。目前基于光纤准白光干涉原理的绝对测距技术发展很快,但大范围的光纤测距技术未有报道。本项目围绕国家自然基金项目“大量程光纤准白光干涉绝对测距技术”(项目号50005014),发展了一种基于光纤准白光干涉的高精度、便携式的绝对测距新技术,利用短扫描导轨可以实现10米以上的大范围距离测量。 论文主要工作包括以下方面: 设计了三级量程倍增系统,首次把光开关器件引入到光纤干涉测距领域。并且通过三级量程倍增系统的优化设计,将光纤绝对测距仪的测量范围扩大到10米以上,真正达到了短导轨大量程的测量需要。 设计了三级量程倍增系统中的光纤自标定技术,采用系统自身的扫描干涉仪实现各组光纤准白光干涉仪初始光程差的自标定,系统利用自身的扫描干涉仪光波长完成长度基准的传递,增强了系统抗环境干扰能力。 建立了半导体激光器电流注入下光纤准白光干涉信号模型,研究了半导体激光器的不同调制方式和深度下对相干长度、光纤干涉定位瞄准精度的影响。 研究了获得高精度定位瞄准信号的数字化处理技术,分析了定位瞄准信号的特性,制作了弱干涉信号的放大处理电路和光纤准白光干涉仪定位信号模块化处理电路。 深入研究了测量系统的结构优化和小型化方案,制作了光纤准白光干涉测距样机。通过光学系统和扫描系统的小型化设计,设计了体积为600mm×250mm×250mm的光纤绝对测距仪器;通过电路的优化设计,采用FPGA技术简化电路,提高可靠性的同时精度也得到了提高;通过计算机接口软件模块的优化设计,加快了数据处理的速度,同时便于数据的后续处理与加工。


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