国家教育部博士点基金(20120032130002)
- 作品数：8 被引量：90H指数：8
- 相关作者：曲兴华张福民吴翰钟曹士英时光更多>>
- 相关机构：天津大学中国计量科学研究院中国科学院长春光学精密机械与物理研究所更多>>
- 发文基金：国家教育部博士点基金国家自然科学基金国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：机械工程理学电子电信一般工业技术更多>>
- 一种基于飞秒光频梳频域干涉的绝对测距方法被引量：22
- 2014年
- 飞秒光频梳(光梳)在激光测距领域有着重要应用。本文研究基于飞秒光频梳的频域干涉绝对测距技术,提出了一种新的基于傅里叶变换的频域峰值间隔测距方法,分析了测距原理并进行了多组绝对测距实验。实验结果表明通过频域峰值间隔测距可以实现绝对测距,被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差-12 nm。在光谱的分析处理上,提出一种基于复小波变换的相位斜率测距的方法。结果表明相位斜率测距法可以实现距离信息的提取,在被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差-16 nm。最后与经典傅里叶分析法进行了比较,比较结果表明频域峰值间隔测距法得到的实验结果精度好于相位斜率测距法和傅里叶分析法。
- 安慰宁张福民吴翰钟曲兴华
- 关键词：光谱
- 光学频率梳基于光谱干涉实现绝对距离测量被引量：12
- 2015年
- 详细分析了光学频率梳光谱干涉的原理,建立了较全面的光谱干涉的数学模型,为实现绝对距离测量提供理论分析基础.基于光谱干涉,指出通过光谱干涉条纹的振荡频率,即一次傅里叶变换,可以实现绝对距离测量,数值模拟结果表明,最大测量误差为1.5 nm;提出了一种等效的多波长并行零差干涉的方法,分析了多波长并行零差干涉法的测距原理.数值模拟结果表明,多波长并行零差干涉法的最大误差为8.7 nm;通过脉冲啁啾实现绝对测距,分析了基于脉冲啁啾实现绝对测距的原理,数值模拟结果表明,最大测距误差为5.3 nm.
- 吴翰钟曹士英张福民曲兴华
- 飞秒光频梳的任意长绝对测距被引量：10
- 2013年
- 高精度测距在工业、航空航天、科学研究等方面都具有重要应用,而不断发展的激光测距技术始终处于前沿研究领域.本文研究飞秒光频梳绝对测距技术,拓展光梳在长度测量领域的应用.在利用脉冲激光进行任意绝对长度测量中常用到飞行时间法,然而其测量分辨力受限于电子器件的带宽,仅为毫米量级.为克服这一缺点,本文研究了光梳多脉冲序列之间的时间相干性,结合多脉冲序列干涉法和飞行时间法提出了任意长绝对测距的方法,搭建了基于改进型Michelson干涉原理的任意绝对测长系统,通过同时测量多脉冲序列的一阶和二阶互相关信号,可以分别计算出飞行时间的时间差,即可得到被测距离.利用光梳作为光源进行了0.6 m的绝对测距实验,将测量结果与高精度激光位移传感器的测量值进行比较,实验结果表明本系统具有良好的测量线性度,并且测距精度可达±0.5μm.
- 邢书剑张福民曹士英王高文曲兴华
- 光学频率梳啁啾干涉实现绝对距离测量被引量：9
- 2016年
- 本文提出一种基于光学频率梳的啁啾脉冲干涉绝对距离测量的方法.通过一对衍射光栅啁啾参考脉冲,分析参考脉冲和测量脉冲的干涉光谱,得到脉冲的中心频率偏移量,从而解算出被测距离.文中详细分析了脉冲啁啾原理和啁啾脉冲干涉测距原理,以及影响测距范围的因素并给出仿真.搭建了改进的Michelson干涉结构,实验得出测距范围受啁啾参数的影响,并与理论分析吻合;在地下长导轨上,进行大范围测距实验.实验结果表明当,在65 m范围内,测量结果与参考测距仪相比,测距精度为33μm,相对精度达到5.1×10^(-7).此外,根据理论分析,通过实验优化了实验装置的测量不确定度.
- 刘亭洋张福民吴翰钟李建双石永强曲兴华
- 关键词：绝对距离测量
- 高分辨率调频连续波激光绝对测距研究被引量：23
- 2014年
- 大空间精密测量在重大装备制造、空间科技、国防工业等方面发挥着重要作用,激光高精度绝对长度测量是大空间精密测量领域的重要研究课题.调频连续波激光测距是近年来激光绝对测距研究的热点,它克服了脉冲法测量分辨率低和相位法激光测距存在2π缠绕模糊度问题的缺点,有着测量精度高、量程大的优点.本文研究了调频连续波激光测距的原理,分析了影响其测距分辨率的主要原因,证明了利用等光频间隔采样来抑制激光调制非线性对测距结果影响的可行性.该方法可以提高测距分辨率,且系统构成简单、实用性强.搭建了光纤调频连续波激光测距系统,并加入了辅助干涉光路对测量信号进行等光频间隔采样.利用该系统进行了测距分辨率实验,实验结果表明,本系统测量分辨率可以达到50μm,测量范围达到了10m.
- 时光张福民曲兴华孟祥松
- 基于重采样技术的调频连续波激光绝对测距高精度及快速测量方法研究被引量：17
- 2015年
- 调频连续波激光测距方法可以实现高精度的大尺寸绝对距离测量,且测量过程无需合作目标,在大空间坐标精密测量领域有很高的研究价值.而如何提高测量分辨率和实用化一直是近年来调频连续波激光绝对测距研究的热点.本文研究了调频连续波激光测距的原理,基于双光路调频连续波激光测距系统,提出了通过信号拼接提高测量分辨率的信号处理优化方案,该方案可以提高测距分辨率,且可以降低对激光器的性能要求;提出了可实现高速测量的简易测量方法.设计加工了双光路光纤调频连续波激光测距系统,利用该系统进行了测距分辨率及测距误差标定实验,实验结果表明:优化方案可以有效地提高测量分辨率和测量效率,在26 m测量范围内,测距分辨率达到了50μm,测距误差不超过100μm;快速测量方案有较高实用价值.
- 孟祥松张福民曲兴华
- 一种光学频率梳绝对测距的新方法被引量：8
- 2014年
- 采用光学频率梳的高精度绝对距离测量技术在航空航天、科学研究和工业生产等领域都发挥着重要作用.提出一种利用光学频率梳技术,通过检测光强实现绝对距离测量的新方法,研究了光学频率梳发出脉冲的时间相干性,分析了光强与被测距离之间的关系、干涉条纹峰值点位置与被测距离之间的关系.建立了基于Michelson干涉原理的测距系统,通过测量光强信息得到被测距离.以高精度纳米位移平台的位移量作为长度基准进行了绝对测距实验,在每个被测距离点都重复进行了10次实验,将10次实验测得的光强值取平均后用于距离的计算.实验结果表明,该方法可以实现绝对距离测量,在10μm测量范围内,最大误差为47 nm.因此,该方法可以应用于大尺寸高精度的绝对距离测量.
- 吴翰钟曹士英张福民邢书剑曲兴华
- 关键词：光强
- 利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力被引量：21
- 2015年
- 提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。
- 曲兴华职广涛张福民时光
- 关键词：激光测距调频连续波采样
