基于交替起振光电振荡器的大量程高 精度绝对距离测量技术

谢田元; 王菊; 王子雄; 马闯; 于洋; 李天宇; 方杰; 于晋龙

doi:10.7498/aps.68.20190238

物理学报

基于交替起振光电振荡器的大量程高精度绝对距离测量技术

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谢田元, 王菊, 王子雄, 马闯, 于洋, 李天宇, 方杰, 于晋龙. 2019: 基于交替起振光电振荡器的大量程高精度绝对距离测量技术, 物理学报, 68(13): 68-76. doi: 10.7498/aps.68.20190238

引用本文:

Xie Tian-Yuan, Wang Ju, Wang Zi-Xiong, Ma Chuang, Yu Yang, Li Tian-Yu, Fang Jie, Yu Jin-Long. 2019: Long-range, high-precision absolute distance measurement technology based on alternately oscillating optoelectronic oscillator, Acta Physica Sinica, 68(13): 68-76. doi: 10.7498/aps.68.20190238

Citation:

Xie Tian-Yuan, Wang Ju, Wang Zi-Xiong, Ma Chuang, Yu Yang, Li Tian-Yu, Fang Jie, Yu Jin-Long. 2019: Long-range, high-precision absolute distance measurement technology based on alternately oscillating optoelectronic oscillator, Acta Physica Sinica, 68(13): 68-76. doi: 10.7498/aps.68.20190238

基于交替起振光电振荡器的大量程高精度绝对距离测量技术

天津大学电气自动化与信息工程学院,天津,300072

Long-range, high-precision absolute distance measurement technology based on alternately oscillating optoelectronic oscillator

摘要: 提出了一种基于交替起振的光电振荡器的大量程、高精度绝对距离测量方法.此方法构建了两个光电振荡环路,分别为测量环和参考环.通过切换光开关实现测量/参考光电振荡器的交替起振;通过切换微波开关实现光电振荡器高阶/低阶振荡模式的转换;通过频率计依次记录测量/参考光电振荡器的高阶/低阶振荡频率,然后计算测量/参考光电振荡器的腔长进一步得到绝对距离.本方案的优点是:由于采用了测量/参考两个光电振荡器腔长相减的方法消除系统自身的漂移,不需要控制腔长,结构简单.实验中,利用公里量级的光纤来模拟大量程的待测距离,利用高步进精度的光延时线来模拟距离变化.在等效6 km的空间往返待测距离上,测量误差为3.5μm,相对测量精度达到5.8×10–10.
- 激光测距 /
- 光电振荡器 /
- 绝对距离测量

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基于交替起振光电振荡器的大量程高精度绝对距离测量技术

天津大学电气自动化与信息工程学院,天津,300072

关键词:

摘要: 提出了一种基于交替起振的光电振荡器的大量程、高精度绝对距离测量方法.此方法构建了两个光电振荡环路,分别为测量环和参考环.通过切换光开关实现测量/参考光电振荡器的交替起振;通过切换微波开关实现光电振荡器高阶/低阶振荡模式的转换;通过频率计依次记录测量/参考光电振荡器的高阶/低阶振荡频率,然后计算测量/参考光电振荡器的腔长进一步得到绝对距离.本方案的优点是:由于采用了测量/参考两个光电振荡器腔长相减的方法消除系统自身的漂移,不需要控制腔长,结构简单.实验中,利用公里量级的光纤来模拟大量程的待测距离,利用高步进精度的光延时线来模拟距离变化.在等效6 km的空间往返待测距离上,测量误差为3.5μm,相对测量精度达到5.8×10–10.