[发明专利]基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置，其特征在于：包括激光发射单元、测量光纤光路、参考光纤光路、波长检测光路、数据采集处理单元，所述激光发射单元用于输出调频激光，所述测量光纤光路内并联有一延时光纤并产生一个拍频信号，所述参考光纤光路产生另一个拍频信号，所述波长检测光路产生吸收谱信号，数据采集处理单元用于接收采集所述测量光纤光路、参考光纤光路和波长检测光路输出的两个拍频信号和吸收谱信号并计算出测量距离。

2.根据权利要求1所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置，其特征在于：所述激光发射单元发射的激光被分为第一路和第二路，第一路进入所述测量光纤光路，第二路被耦合分为第三路和第四路，第三路和第四路分别进入所述参考光纤光路和所述波长检测光路；

所述第一路被分为第五路和第六路，第五路经光环行器的一个通路和透镜照射到待测距目标表面，该待测距目标表面的反射光经光环行器的另一个通路返回并与通过延时光纤的所述第六路耦合处理后输入至所述数据采集处理单元；

所述第四路经过气体吸收池后输入至所述数据采集处理单元。

3.根据权利要求1所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置，其特征在于：所述激光被分为和耦合处理均由光纤耦合器完成。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置，其特征在于：所述激光发射单元包括上位机和可调频激光器，上位机连接可调频激光器的控制端。

5.根据权利要求4所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置，其特征在于：所述数据采集出单元包括光电探测器用于接收所述测量光纤光路、参考光纤光路和波长检测光路的输出。

6.一种如权利要求1或2或3或5所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置的使用方法，其特征在于：包括采集过程和处理过程，

所述采集过程包括以下步骤：

⑴激光发射单元产生激光，并分别进入测量光纤光路、参考光纤光路和波长检测光路，数据采集处理单元得到测量光纤光路的测量拍频信号、参考光纤光路的参考拍频信号和波长检测光路的吸收谱信号；

⑵设置吸收谱信号用于截取测量拍频信号和参考拍频信号的两个吸收峰，设置计数变量；

⑶等待采集数据；

⑷判断吸收谱信号是否达到第一个吸收峰，

如果达到，进入下一个步骤；

如果未达到，则回到步骤⑶；

⑸同步采集测量拍频信号和参考拍频信号；

⑹判断吸收谱信号是否达到第二个吸收峰，

如果达到，则进入下一个步骤；

如果未达到，则回到步骤⑸；

⑺计数变量加1；

⑻判断技术变量是否大于最大值，

如果达到，则进入下一个步骤；

如果未达到，则回到步骤⑶；

⑹完成采集过程；

所述处理过程包括以下步骤：

⑴获取参考光纤光路中的参考光纤长度、延时光纤长度、光纤折射率和采集到的数据，竖直计数变量；

⑵按顺序读取采集到的数据，进行等光频间隔重采样；

⑶对等光频间隔重采样的数据进行快速傅里叶变换，得到该数据的频谱图像；

⑷根据频谱图像中得到峰值对应的点数和总点数，计算频谱图像的距离；

⑸计数变量加1,并判断是否为最后一个采集到的数据，

如果是最后一个，则进入下一步骤；

如果不是最后一个，则回到步骤⑵；

⑹计算所有距离的平均值。

7.根据权利要求6所述的所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置的使用方法，其特征在于：所述处理过程中的步骤⑵的等光频间隔重采样的过程包括以下步骤：

⑴寻找采集到的数据中的参考拍频信号的波峰值、波谷值所对应的位置；

⑵获取测量拍频信号中在所述位置处的采样点数据。

8.根据权利要求6所述的所述的基于等光频间隔重采样的远距离高精度测量装置的使用方法，其特征在于：所述处理过程中的步骤⑷使用的计算频谱图像距离的公式是：

R_K＝(t_K-1)/T_K*R_r*n+0.5*R_d*n

其中，R_K为待测距目标的第K次测量时的距离值，t_K为第K时测量时的频谱图像中波峰值对应的点数，T_K表示第K次测量时的频谱图像的总点数，R_r为参考光纤长度，R_d为延时光纤的长度，n为光纤的折射率。