0022]光纖聲光調制器5為聲光移頻器，用于產生外差移頻信號，將從第一光纖分束器2輸入的光在聲光驅動控制器12的驅動下產生Af=40MHZ的移頻信號。
[0023]相位解調器14為相位比較器，將第一探測器16和第二探測器17輸出的在同一周期中的信號進行比較后得出相位差。
[0024]周期計數器13為數字計數器，對來自第一探測器16和第二探測器17的周期信號進行計數。
[0025]通過周期計數器13比較第一探測器16和第二探測器17輸出的頻率為Δ f的周期信號的周期數，得出周期數差值N并存入存儲顯示器18 ;通過相位解調器14比較第一探測器16和第二探測器17在單周期內輸出信號的相位，得出相位差值△ Φ并存入存儲顯示器18 ;通過脈沖測距公式L=C*N/ (2* Δ f)和位移變化量公式Λ L= (C* Δ φ )/ (4* * Λ f)，在存儲顯示器18中計算得出測量目標11與光纖激光器I之間的絕對距離I/=L+AL，并實時顯示；其中C為光速。
[0026]本發(fā)明工作時，光纖激光器I產生單模窄線寬激光，窄線寬激光頻率為f，通過第一光纖分束器2分為兩路激光，其中一路激光進入光纖聲光調制器5，光纖聲光調制器5在聲光驅動控制器12的作用下，即當信號觸發(fā)器15給一個高電平信號時，聲光驅動控制器12開始工作，從而使光纖聲光調制器5產生移頻效果，其移頻頻率為Af，移頻后的激光進入第三光纖分束器6，第三光纖分束器6分出兩路激光；第一光纖分束2輸出的另一路光進入第二光纖分束器4，第二光纖分束器4分出兩路激光，其中第一光纖分束器4和第二光纖分束器6各有一路進入第一光纖合束器7，經第一光纖合束器7合束的激光進入第一探測器16，從而第一探測器16有一穩(wěn)定的參考電信號，如圖2所示的第一探測器16探測到的曲線，其中在觸發(fā)信號剛開始觸發(fā)時就記錄下信號，其頻率值固定為Δ?.。
[0027]通過第三分束器6的另外一路激光通過光學發(fā)射天線9照射到測量目標11上，其返回激光進入光學接收天線10，通過光學接收天線10進入第二光纖合束器8中，而從第二光纖分束器4中分出的另一路激光也進入第二光纖合束器8中，通過光纖合束器8合束的激光進入第二探測器17。第二探測器17探測到的信號曲線如圖2所示，因為測量目標11與激光發(fā)射接收端有一定的距離，因而會有光延時，即圖2中的延遲時間，從而在觸發(fā)信號出現一定時間后才有頻率為Af的周期信號產生。
[0028]對于第一探測器16有頻率為Af周期信號而第二探測器17無周期信號的這一段，即圖2中的TO-Tl段，通過脈沖測距公式:L=C*N/ (2* Af),L為距離，由其相差NfAf信號的周期數可得到其距離，而對延時為非整數周期時，即圖2中的T1-T2段，通過第一探測器16和第二探測器17兩個信號拍頻，得出相位差Λ Φ，通過相位計算可得出其距離為:
Δ L= (C* Δ φ ) / (4* JT * Δ f)
從而可以得到絕對距離為I/ =L+ Δ L ;通過存儲的周期數差值N以及單周期內的相位差值Δ Φ，進而通過上述公式得到絕度距離I/以及位移變化量AL，并通過屏幕顯示。
[0029]如，采用Imw窄線寬激光器實現了 Ikm距離精度為mm量級的高精度檢測。而在同等條件下，采用5mw半導體激光強度調制方式進行測距，其最遠工作距離為80米左右。對脈沖激光測距而言，要實現Ikm激光測距，激光的峰值功率需達到50w，且其測量精度僅為米量級。由此可見本發(fā)明可以在小功率條件下實現遠距離高精度檢測。
[0030]以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，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制器的光信號輸入端，光纖聲光調制器的電信號輸入端連接聲光驅動控制器輸出端，聲光驅動控制器輸入端連接信號觸發(fā)器輸出端，光纖聲光調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發(fā)射天線輸入端，光學發(fā)射天線輸出的光照射到測量目標，測量目標將光反射回光學接收天線；光學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器的輸入端，第一探測器的另一個輸出端連接相位解調器的一個輸入端，周期計數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器的另一輸入端，相位解調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和相位進行距離計算。2.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述光纖激光器為可調諧窄線寬保偏及穩(wěn)頻激光器，線寬小于100Hz，波長為1550nm。3.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述光纖聲光調制器為聲光移頻器，通過所述信號觸發(fā)器觸發(fā)所述聲光驅動控制器，使光纖聲光調制器產生Af =40MHz的移頻信號。4.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述相位解調器為相位比較器，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行比較后得出相位差。5.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，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。6.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述光學發(fā)射天線為望遠系統(tǒng)，對進入的光進行準直，使其輸出光為平行光。7.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述測量目標為玻璃或鋁板。8.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述第一和第二光纖合束器為保偏器件。9.根據權利要求1所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，所述周期計數器為數字計數器，對來自所述第一探測器和第二探測器的周期信號進行計數。10.根據權利要求1-9任一項所述的一種遠距離激光外差干涉測距結構，其特征在于，通過所述周期計數器比較所述第一探測器和第二探測器輸出的頻率為Δ?.的周期信號的周期數，得出周期數差值N并存入所述存儲顯示器；通過所述相位解調器比較所述第一探測器和第二探測器在單周期內輸出信號的相位，得出相位差值△ Φ并存入存儲顯示器；通過脈沖測距公式L=ON/(2* Af)和位移變化量公式AL= (ΟΔ Φ) / (4* π * Λ f)，在存儲顯示器中計算得出所述測量目標與光纖激光器之間的絕對距離I/=L+AL，并實時顯示；其中C為光速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種遠距離激光外差干涉測距結構，采用光纖聲光調制器進行調制，使信號光進行頻移，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數和相位即可進行高精度距離計算。由于系統(tǒng)采用干涉結構，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，兼具半導體激光強度調制測距的高精度以及脈沖激光測距的遠距離優(yōu)點，可以在小功率條件下實現遠距離高精度檢測，同時光學結構簡單，具有良好的環(huán)境適應性。
【IPC分類】G01S17/10, G01S7/486, G01S7/481
【公開號】CN104914444
【申請?zhí)枴緾N201510389959
【發(fā)明人】曾華林, 李博皓, 陸小英, 李耀祖, 張心宇
【申請人】江蘇安智光電科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年7月6日