基于微波干涉与激光多普勒效应的位移测量系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114879216A(43)申请公布日2022.08.09(21)申请号202210491245.3(22)申请日2022.05.07(71)申请人重庆大学地址400030重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人邓明冯丹祺李中豪(74)专利代理机构重庆双马智翔专利代理事务所(普通合伙)50241专利代理师顾晓玲(51)Int.Cl.G01S17/36(2006.01)G01S13/36(2006.01)G01S7/481(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称基于微波干涉与激光多普勒效应的位移测量系统(57)摘要本发明提供一种基于微波干涉与激光多普勒效应的位移测量系统，包括包括激光发生装置、检测单元和采集卡，还包括静态测量单元和/或动态测量单元，静态测量单元包括衰减器和静态测量支路，激光发生装置的两输出端分别与检测单元的输入端连接，检测单元的第一输出端通过动态测量单元与采集卡连接，第二输出端通过静态测量支路与采集卡连接。本发明在静态测量时利用微波干涉进行测量，在动态测量时基于多普勒效应进行测量，将静态测量与动态测量相结合，可以同时保证位移测量范围和测量精度；静态位移测量和动态位移相融合的结构简单，本发明适用范围较广且测量精度较高、测量范围较大。CN114879216ACN114879216A权利要求书1/3页1.一种基于微波干涉与激光多普勒效应的位移测量系统，其特征在于，包括激光发生装置、检测单元和采集卡，还包括静态测量单元和/或动态测量单元，所述静态测量单元包括衰减器和静态测量支路，所述激光发生装置的两输出端分别与所述检测单元的输入端连接，所述检测单元的第一输出端通过所述动态测量单元与所述采集卡连接，第二输出端通过所述静态测量支路与所述采集卡连接；所述激光发生装置将产生的波长不同的两路非相干光传输给所述检测单元，所述检测单元将相同的微波信号加载至所述两路非相干光中，将加载有该微波信号的第一波长的第一路非相干光传输给所述检测单元中的探头，待测物在接收到该探头发出的该第一路非相干光后，将反射光传回该探头，所述检测单元将所述反射光和加载有该微波信号的第二波长的第二路非相干光合束传输给所述静态测量支路和/或动态测量单元；所述衰减器对所述反射光和第二路非相干光中至少一个的光强进行调节；所述静态测量支路用于对所述反射光和第二路非相干光的延时差进行调节，对完成光强和延时差调节后的反射光和第二路非相干光进行拍频检测，得到第一拍频电信号，并恢复出两路微波信号发生微波干涉，产生微波干涉电信号；根据所述采集卡采集到的微波干涉电信号，确定所述探头与待测物之间的距离，从而计算出所述待测物在静止状态下的位移；当待测物处于运动状态时，基于激光多普勒效应，所述反射光中引入了多普勒频移，所述动态测量单元用于将所述第二路非相干光滤除，对所述反射光和所述激光发生装置提供的第一波长的非相干光进行拍频检测，得到第二拍频电信号；根据所述采集卡采集到的第二拍频电信号，计算出待测物的运动速度，在时间上对运动速度进行积分，从而计算出所述待测物在运动状态下的位移。2.根据权利要求1所述的基于微波干涉与激光多普勒效应的位移测量系统，其特征在于，所述衰减器对所述反射光和第二路非相干光中至少一个的光强进行调节，提高所述反射光和第二路非相干光的光强一致性，以此来增加所述微波干涉的对比度；对所述反射光和第二路非相干光的延时差进行调节时，增大所述反射光和第二路非相干光的延时差，可提高位移测量精度；减小所述反射光和第二路非相干光的延时差，可扩大位移测量范围。3.根据权利要求1所述的基于微波干涉与激光多普勒效应的位移测量系统，其特征在于，所述检测单元包括第一耦合器、电光调制器、第一波分复用器、环形器、探头和第二耦合器，所述激光发生装置的两输出端分别与所述第一耦合器的两输入端对应连接，所述第一耦合器的输出端通过所述电光调制器连接所述第一波分复用器，所述第一波分复用器的第一输出端连接该环形器的第一端，第二输出端连接该第二耦合器的第二输入端，所述环形器的第二端连接所述探头，第三端连接该第二耦合器的第一输入端，所述第二耦合器的第一输出端作为该检测单元的第一输出端，通过该动态测量单元连接该采集卡，所述第二耦合器的第二输出端作为该检测单元的第二输出端，通过该静态测量支路连接该采集卡；所述激光发生装置产生的波长不同的两路非相干光经该第一耦合器合束后传输给该电光调制器；所述电光调制器将微波信号加载至所述两路非相干光中；所述第一波分复用器将加载有微波信号的两路非相干光按波长不同分成两路，其中第一波长的第一路非相干光被传输给该环形器的第一端，第二波长的第二路非相干光被传输给该第二耦合器的第二2CN114879216A权