[发明专利]基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统及实现方法

权利要求书

1.一种基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统，包括频率可调光源、稳频单元、频率监视单元、折射率实时测量电路、测量干涉光路，信号接收和处理单元，以及总体控制单元，其特征在于：所述的测量系统各模块自成体系，通过单模保偏光纤或者数据线连接，统一由DSP控制系统和电脑控制，光源发出的光由光束分离器进入稳频单元、频率监视单元和测量干涉光路，其中稳频单元和频率监视单元的信息反馈至激光器，调节激光器的波长，控制激光器频率调节的范围。

2.根据权利要求1所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统，其特征在于：激光器采用无跳模频率可调半导体激光器，激光器发出的光经过隔离器阻止后向散射光反射至激光器影响激光器稳定性，采用光束整形器调整光斑形状，采用望远镜调节光斑大小。

3.根据权利要求1所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统，其特征在于：激光器发出的光经过谐振腔稳频技术稳频，并通过判断谐振腔经过自由光谱区的个数来计算频率扫描范围。

4.根据权利要求1所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统，其特征在于：频率监视单元采用非对称的马赫-曾德尔干涉计，探测器的输出反馈至激光器，控制激光器压电体，保证激光器变化的线性。

5.根据权利要求1所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统，其特征在于：折射率实时测量电路采用温度、湿度和大气压传感器，实时采集数据，并通过单片机或DSP传送至计算机，根据Edlen公式计算出空气的折射率，用以从光程差提取目标的绝对距离。

6.根据权利要求1所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统，其特征在于：测量光路采用外差探测的方式，所有分光棱镜均采用非偏振分光棱镜，所有光学元件均倾斜一定角度，采用屏蔽装置消除环境因素的影响。

7.根据权利要求1所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量系统的实现方法，其特征在于：信号的接收和处理采用高速DSP和计算机实现，完成频率监视单元的相位解缠、测量干涉计相位计算、运动误差补偿、周期性相位非线性误差消除，以及整个系统的同步。

8.根据权利要求7所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量的相位解缠及周期性相位误差消除方法，其特征在于：在满足奈奎斯特采样定理的情况下，通过对时间积分的方法恢复完整的相位差，在系统扫描的同时，根据所得到的相位差信息，通过数据拟合，采用主动补偿算法对信号进行修正。

9.根据权利要求7所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量的测量干涉计相位计算方法，其特征在于：采用5个计数器，两个计数器用于相位粗测，得到相位的整数部分，两个用于相位精测，得到相位的小数部分，1个计数器用来实现所有计数器的同步。

10.根据权利要求7所述的基于谐振腔稳频的绝对距离测量的运动误差补偿方法，其特征在于：在相同的时间间隔、频率间隔内进行多点平均实现。