[发明专利]基于激光自混合干涉的速度与距离同步测量方法与装置

权利要求书

1.基于激光自混合干涉的速度与距离同步测量的方法，其特征在在于：该方法包括以下步骤：

(1)采用激光调制模块产生的三角波函数对激光器的驱动电压进行调制；

(2)经驱动电压调制后的激光器发射出的激光耦合进入到光纤分束器中，被光纤分束器分成两束激光，其中一束激光经光纤准直器射到待测物体表面，被待测物体表面反射或后向散射后，再经光纤准直器和光纤分束器返回到激光器的谐振腔中，在谐振腔中发生激光自混合干涉；另一束激光输入至光电探测器中；

(3)光电探测器检测激光器的输出功率，获取激光器谐振腔中发生激光自混合干涉时的时域信号，采用傅里叶变换模块将该时域信号转换为频域信号；

(4)根据激光自混合干涉的频域信号，获得该频域信号的上升沿频峰和下降沿频峰；

(5)采用以下公式求得待测物体的运动速度V：

V＝λ(v₁+v₂)/(4cosθ)

其中，λ为激光器发射出的激光的波长，v₁、v₂分别是激光自混合干涉频域信号的下降沿频峰和上升沿频峰的峰值频率，θ是入射角；

(6)采用以下公式求得待测物体到光纤准直器出射端面的距离L：

L＝c(v₂-v₁)/(8ηf_TA_T)

其中，c表示光速，v₁、v₂分别是激光自混合干涉频域信号的下降沿频峰和上升沿频峰的峰值频率，η是激光器光频调制系数，f_T和A_T分别是三角波函数的频率和幅度。

2.实施权利要求1所述的基于激光自混合干涉的速度与距离同步测量方法的装置，其特征在于：该装置包括激光器、光纤分束器、光纤准直器、放置有待测物体的电动平移台、电动马达、激光调制模块、光电探测器、傅里叶变换模块和计算机；

所述激光调制模块的输出端接激光器的输入端，激光器的输出端接光纤分束器的输入端，光纤分束器的输出端分别接光纤准直器及光电探测器的输入端，光电探测器的输出端接傅里叶变换模块的输入端，傅里叶变换模块的输出端接计算机的输入端，计算机的输出端分别接电动平移台及电动马达的输入端，电动马达的输出端接待测物体；

所述激光调制模块产生三角波函数对激光器的驱动电压进行调制；激光器发出的激光，经光纤分束器分成两束激光，其中一束激光经光纤准直器照射到待测物体表面上，经待测物体表面反射后，再经光纤准直器和光纤分束器回到激光器的谐振腔中，并在谐振腔中发生激光自混合干涉；另外一束激光输入至光电探测器中，光电探测器根据该束激光检测激光器的输出功率，获取激光自混合干涉的时域信号，并将该时域信号发送至傅里叶变换模块；所述傅里叶变换模块，将激光自混合干涉的时域信号转换成频域信号；所述计算机，用于调节电动马达的运动速度以及电动平移台的平移距离，还用于根据激光自混合干涉的频域信号，计算出待测物体的运动速度以及待测物体到光纤准直器出射端面的距离。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述激光调制模块产生不对称度为50％的三角波函数。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述激光器为半导体激光器，所述激光调制模块对激光器进行内调制。