[发明专利]基于微波频域干涉的绝对距离测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于微波频域干涉的绝对距离测量装置，其特征在于，该装置包括宽带微波辐射源模块、频域干涉模块、信号处理模块(110)，其中，宽带微波辐射源模块由ASE光源(101)、窄带滤波器(102)、光电探测器(103)组成，其连接关系是：将ASE光源(101)输出端与窄带滤波器(102)输入端连接，窄带滤波器(102)输出端与光电探测器(103)光输入端连接，光电探测器(103)所产生的宽带微波信号由光电探测器(103)输出端通过电缆输出。

2.如权利要求1所述的基于微波频域干涉的绝对距离测量装置，其特征在于，所述频域干涉模块由微波功率分配器(104)，微波发射天线(105)，微波接收天线(106)，可调衰减器(107)，微波功率合成器(108)，频谱分析仪(109)组成，其中，光电探测器(103)的输出端接入微波功率分配器(104)输入端，微波功率分配器(104)的2个输出端分别与可调衰减器(107)和微波发射天线(105)的输入端连接，可调衰减器(107)与微波接收天线(106)的输出端分别与微波功率合成器(108)的2个输入端连接，且微波功率合成器(108)的输出端通过电缆接入频谱分析仪(109)。

3.如权利要求1所述的基于微波频域干涉的绝对距离测量装置，其特征在于，所述频域干涉模块由微波环形器(104’)，微波收发天线(105’)，频谱分析仪(109)组成，其中，光电探测器(103)的输出端接入微波环形器(104’)的端口1，微波环形器(104’)的端口2、端口3分别与微波收发天线(105’)，频谱分析仪(109)连接。

4.如权利要求1所述的基于微波频域干涉的绝对距离测量装置，其特征在于，信号处理模块(110)为微型计算机。

5.一种基于微波频域干涉的绝对距离测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1：基于宽带微波辐射源模块产生宽带微波信号，进入频域干涉模块；

S2：基于频域干涉模块将宽带微波信号分为两束，一束作为参考波E_ref(t)，另一束发射至待测目标体，并接收其反射信号，作为信号波E_pr(t)；将参考波和信号波混合后进行干涉，基于信号周期并根据奈奎斯特定理在频域上进行完备采样，获得频域干涉信号I(f，T)；

S3：基于信号处理模块，对获得的频域干涉信号I(f，T)进行逆傅里叶变换，得到传输时间差T，根据绝对距离S与传输时间差T之间的函数关系计算获得绝对距离S，其中，c为光速，n为传输介质的折射率，T满足公式：

式中，F[I(f，T)]为频域干涉场光谱强度分布函数的逆傅里叶变换函数，I(f，T)为频域干涉场光谱强度分布函数，f为微波频率，t为时间，T为传输时间差，R为待测目标反射率，G()为频域干涉信号经过逆傅里叶变换后的时域特征函数，φ为微波信号相位角。

6.如权利要求5所述的基于微波频域干涉的绝对距离测量方法，其特征在于，步骤(2)在频域上以低于频域干涉条纹周期的1/3为采样间隔对信号进行整周期的完备采样，且所述采用间隔不为0。