一種遠(yuǎn)距離激光外差干涉測距結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種距離檢測結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種遠(yuǎn)距離激光外差干涉測距結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，激光測距技術(shù)主要是半導(dǎo)體激光強(qiáng)度調(diào)制連續(xù)相位測距和激光脈沖測距，其中連續(xù)激光相位測距精度高，但受功率，能量等影響，測量的距離短；而脈沖激光測距測量距離遠(yuǎn)，但由于采用計脈沖個數(shù)，因此，測量精度相對比較低，同時工作距離越遠(yuǎn)需要脈沖激光功率越高。而現(xiàn)有干涉激光測距方面的報道均為高精度測量，如中國專利號為200910071861.8，申請日為2009年4月23日的專利“基于偏振態(tài)調(diào)控與波長合成的雙頻激光測距方法與裝置”，盡管測量精度達(dá)um甚至nm量級，但其工作距離僅數(shù)十米，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)尤其困難，不能滿足工作距離數(shù)千米甚至幾十千米的工作要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決目前連續(xù)激光測距功率小，工作距離近，同時，脈沖激光功率高而測量精度低的技術(shù)問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)距離激光外差干涉測距結(jié)構(gòu)，光纖激光器輸出端連接第一光纖分束器輸入端，第一光纖分束器的一個輸出端通過參考光路連接第二光纖分束器的輸入端，第一光纖分束器的另一個輸出端連接光纖聲光調(diào)制器的光信號輸入端，光纖聲光調(diào)制器的電信號輸入端連接聲光驅(qū)動控制器輸出端，聲光驅(qū)動控制器輸入端連接信號觸發(fā)器輸出端，光纖聲光調(diào)制器的輸出端連接第三光纖分束器輸入端，第三光纖分束器的一個輸出端連接第一光纖合束器的一個輸入端，第三光纖分束器的另一個輸出端連接光學(xué)發(fā)射天線輸入端，光學(xué)發(fā)射天線輸出的光照射到測量目標(biāo)，測量目標(biāo)將光反射回光學(xué)接收天線；光學(xué)接收天線的輸出端連接第二光纖合束器的一個輸入端，第二光纖分束器的一個輸出端連接第一光纖合束器的另一個輸入端，第一光纖合束器的輸出端連接第一探測器的輸入端，第一探測器的一個輸出端連接周期計數(shù)器的輸入端，第一探測器的另一個輸出端連接相位解調(diào)器的一個輸入端，周期計數(shù)器的輸出端連接存儲顯示器的一個輸入端；第二光纖分束器的另一輸出端連接第二光纖合束器的另一輸入端，第二光纖合束器的輸出端連接第二探測器的輸入端，第二探測器的輸出端連接相位解調(diào)器的另一輸入端，相位解調(diào)器的輸出端連接存儲顯示器的另一輸入端，第二探測器的另一輸出端連接周期計數(shù)器的另一輸入端；通過對比所述第一探測器和第二探測器輸出的信號光的周期數(shù)和相位進(jìn)行距離計算。
[0005]進(jìn)一步地，所述光纖激光器為可調(diào)諧窄線寬保偏及穩(wěn)頻激光器，線寬小于100Hz，波長為1550nmo
[0006]進(jìn)一步地，所述光纖聲光調(diào)制器為聲光移頻器，通過所述信號觸發(fā)器觸發(fā)所述聲光驅(qū)動控制器，使光纖聲光調(diào)制器產(chǎn)生Af =40MHz的移頻信號。
[0007]進(jìn)一步地，所述相位解調(diào)器為相位比較器，將所述第一探測器和第二探測器輸出的在同一周期中的信號進(jìn)行比較后得出相位差。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一、第二和第三光纖分束器的分光比均為50%，且均為保偏器件。
[0009]進(jìn)一步地，所述光學(xué)發(fā)射天線為望遠(yuǎn)系統(tǒng)，對進(jìn)入的光進(jìn)行準(zhǔn)直，使其輸出光為平行光。
[0010]進(jìn)一步地，所述測量目標(biāo)為玻璃或鋁板。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述第一和第二光纖合束器為保偏器件。
[0012]進(jìn)一步地，所述周期計數(shù)器為數(shù)字計數(shù)器，對來自所述第一探測器和第二探測器的周期信號進(jìn)行計數(shù)。
[0013]進(jìn)一步地，通過所述周期計數(shù)器比較所述第一探測器和第二探測器輸出的頻率為Af的周期信號的周期數(shù)，得出周期數(shù)差值N并存入所述存儲顯示器；通過所述相位解調(diào)器比較所述第一探測器和第二探測器在單周期內(nèi)輸出信號的相位，得出相位差值Λ Φ并存入存儲顯示器；通過脈沖測距公式L=C*N/(2* Af)和位移變化量公式AL= (ΟΛ Φ)/ (4* 31* Af)，在存儲顯示器中計算得出所述測量目標(biāo)與光纖激光器之間的絕對距離I/=L+AL，并實(shí)時顯示；其中C為光速。
[0014]本發(fā)明采用光纖聲光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，使信號光進(jìn)行頻移，此后會與參考光形成外差干涉信號，通過第一探測器和第二探測器分別記錄下各個時刻的外差干涉信號，通過對比第一探測器和第二探測器中干涉正弦信號的周期和相位即可進(jìn)行高精度距離計算。由于系統(tǒng)采用干涉結(jié)構(gòu)，因此通過測量信號光拍頻，可以極大地提高系統(tǒng)的探測能力，兼具半導(dǎo)體激光強(qiáng)度調(diào)制測距的高精度以及脈沖激光測距的遠(yuǎn)距離優(yōu)點(diǎn)，可以在小功率條件下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高精度檢測，同時光學(xué)結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明原理框圖；
圖2為遠(yuǎn)距離相位測距原理圖。
[0016]圖中:1.光纖激光器；2.第一光纖分束器；3.參考光路；4.第二光纖分束器；5.光纖聲光調(diào)制器；6.第三光纖分束器；7.第一光纖合束器；8.第二光纖合束器；9.光學(xué)發(fā)射天線；10.光學(xué)接收天線；11.測量目標(biāo)；12.聲光驅(qū)動控制器；13.周期計數(shù)器；14.相位解調(diào)器；15信號觸發(fā)器；16.第一探測器；17.第二探測器；18存儲顯示器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成，且其不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0018]如圖1所不，光纖激光器I輸出端連接第一光纖分束器2輸入端，光纖激光器I為可調(diào)諧窄線寬保偏及穩(wěn)頻激光器，線寬小于100Hz，波長為1550nm，頻率穩(wěn)定度為10_7，功率穩(wěn)定度為1% ;第一光纖分束器2為分光比50%的保偏器件，第一光纖分束器2的一個輸出端通過參考光路3連接第二光纖分束器4的輸入端，第二光纖分束器4為分光比50%的保偏器件，第一光纖分束器2的另一個輸出端連接光纖聲光調(diào)制器5的光信號輸入端，光纖聲光調(diào)制器5用于產(chǎn)生外差移頻信號，把從第一光纖分束器2輸入的光在聲光驅(qū)動控制器12的驅(qū)動下產(chǎn)生移頻信號，光纖聲光調(diào)制器5的電信號輸入端連接聲光驅(qū)動控制器12輸出端，聲光驅(qū)動控制器12在信號觸發(fā)器15的觸發(fā)下，驅(qū)動光纖聲光移頻器5 ;聲光驅(qū)動控制器12輸入端連接信號觸發(fā)器15輸出端，信號觸發(fā)器15為聲光驅(qū)動控制器12提供觸發(fā)信號，光纖聲光調(diào)制器5的輸出端連接第三光纖分束器6輸入端，第三光纖分束器6為分光比50%的保偏器件，第三光纖分束器6的一個輸出端連接第一光纖合束器7的一個輸入端，第一光纖合束器7為保偏器件，第三光纖分束器6的另一個輸出端連接光學(xué)發(fā)射天線9輸入端，光學(xué)發(fā)射天線10為望遠(yuǎn)系統(tǒng)，對進(jìn)入的光進(jìn)行準(zhǔn)直，使其輸出光為平行光，光學(xué)發(fā)射天線9輸出的光照射到測量目標(biāo)11，測量目標(biāo)11為玻璃或鋁板等反射介質(zhì)，測量目標(biāo)11將光反射回光學(xué)接收天線10 ;光學(xué)接收天線10的輸出端連接第二光纖合束器8的一個輸入端，第二光纖合束器8為保偏器件，第二光纖分束器4的一個輸出端連接第一光纖合束器7的另一個輸入端，第一光纖合束器7的輸出端連接第一探測器16的輸入端，第一探測器16的一個輸出端連接周期計數(shù)器13的輸入端，第一探測器16的另一個輸出端連接相位解調(diào)器14的一個輸入端，周期計數(shù)器13的輸出端連接存儲顯示器18的一個輸入端；第二光纖分束器4的另一輸出端連接第二光纖合束器8的另一輸入端，第二光纖合束器8的輸出端連接第二探測器17的輸入端，第二探測器17的輸出端連接相位解調(diào)器14的另一輸入端，相位解調(diào)器14的輸出端連接存儲顯示器18的另一輸入端，第二探測器17的另一輸出端連接周期計數(shù)器13的另一輸入端。
[0019]第二光纖分束器4將參考光路3的輸出光分為兩束，一束進(jìn)入第一光纖合束器7，在其中與第三光纖分束器6分出的一束光相干涉，另一路則進(jìn)入第二光纖合束器8，在第二光纖合束器8中與來自光學(xué)接收天線10的光進(jìn)行混頻干涉。
[0020]第一光纖合束器7將來自第二光纖分束器4和第三光纖分束器6的光進(jìn)行混頻干涉，在第一光纖合束器7的輸出端形成的干涉場傳遞至第一探測器16的輸入端。
[0021]第二光纖合束器8接收光學(xué)接收天線10的輸出信號以及第二光纖分束器4的另一輸出信號，在第二光纖合束器8的輸出端形成的干涉場傳遞至第二探測器17的輸入端。
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