CN112147628A - 基于光电振荡器的远距离位移测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出基于光电振荡器的远距离位移测量装置和测量方法，属于位移检测技术领域。该发明包括两个结构相同的光电振荡器，其中一个为参考光电振荡器，另一个为测量光电振荡器。测量光电振荡器中位移测量模块的位移转换为测量光电振荡器产生的微波信号的频率变化；将两个光电振荡器产生的微波信号鉴频，获得位移引起的微波信号的频率变化，形成位移的频率解调方式。此外，两个光电振荡器通过偏振复用技术共用长光纤延时线，形成互参考结构，用于消除温度等外界因素对位移测量结果的影响。最终实现基于光电振荡器的温度不敏感的实时远距离位移测量。

Description

基于光电振荡器的远距离位移测量装置和测量方法

技术领域

本发明属于测距技术领域，具体涉及了一种基于光电振荡器的远距离位移测量装置和测量方法。

背景技术

近年来随着科学、技术的发展，科学研究、生产建设对大量程、高精度的距离测量提出了越来越迫切的需求，如：大型设备、构件的生产、装配和运行监控；地球重力场研究；我国空间探索、导航等领域的需要等。

传统的距离及其相关参数的光学测量方法包括六种，光强测量法、三角测量法、共焦测量法、多普勒测量法、时间飞行法、光学相干法。光强测量法通常包括一个光源和一个探测器，其结构简单、成本低，但存在多目标反射干涉影响测量精度的问题。三角测量法通常包括一个光源与光电探测器阵列，具有成本低的优势，但是其测量能力受光电探测器阵列的密集程度影响。共焦测量法的测量距离通常只有几毫米，无法满足远距离测量。多普勒测量法无法测量待测目标的距离。时间飞行法通常基于光脉冲实现，可以同时测量目标距离和速度，但是其测量分辨率与测试精度较低。光学相干法是一种精密测量距离的方法，采用光波相位干涉测距。上述六种光学测量距离及其相关参数的方法在实时地、高精度地测量远距离的目标的位移时存在严重挑战。

目前，基于光电振荡器实现了大量程、高精度的距离测量。该方法依据累积放大原理，使用将待测物理量放大后进行测量的思想，使用较低分辨率实现高精度测量。基于光电振荡器的距离测量存在两个技术难点：一是由于待测目标位于反馈环路内，温度等环境因素对反馈环路的影响将会降低系统的测量精度；二是由于累积放大原理，需要提高光电振荡器的频率来提高测量精度，因而光电振荡器的频率通常为数十GHz，实时测量数十GHz微波信号的频率增加了解调难度和成本。因此，温度等环境因素对距离及其相关参数测量结果的影响和振荡器振荡信号频率高，测量难度大，解调成本高、难度大，测量精度低是亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中难以排除温度等外界因素对测量结果的影响，且解调难度成本高、难度大，测量精度低的问题，提供了一种基于光电振荡器的远距离位移测量装置和测量方法，有效克服温度等环境因素对距离及其相关参数测量结果的影响，降低测量难度、解调难度和解调成本，能用于远距离位移测的各种场合。

为实现上述发明目的，本发明基于光电振荡器的远距离位移测量装置，包括参考光电振荡器、测量光电振荡器、鉴频模块、频率计数模块、频谱测量模块和信号处理模块，所述参考光电振荡器的输出微波信号为两路，其中一路参考光电振荡器输出的微波信号与测量光电振荡器输出的微波信号同时输入鉴频模块中，另一路参考光电振荡器输出的微波信号输入到频谱测量模块；鉴频模块输出中频信号后，将中频信号输入频率计数模块中，频率计数模块和上述频谱测量模块将信息输出到信号处理模块，其中：

参考光电振荡器，用于消除包括温度在内的外界因素对距离及其相关参数测量结果的影响；

测量光电振荡器，用于与参考光电振荡器相比较得出待测值；

鉴频模块，用于将来自参考光电振荡器的微波信号和来自测量光电振荡器的微波信号进行鉴频；

频率计数模块，用于测量鉴频模块输出的中频信号实时频率；

频谱测量模块，用于获得参考光电振荡器的振荡信号和相邻模式间的频率间隔；

信号处理模块，用于将来自频谱测量模块的微波信号的频谱信息、频率计数模块测得的中频信号实时频率，通过公式计算获得距离及其相关参数；

上述频谱测量模块的微波信号的频谱信息为振荡频率和相邻模式间的频率间隔；

本发明使用参考光电振荡器和测量光电振荡器，两个光电振荡器的初始振荡频率相同，且两个光电振荡器的初始环路延时相等，温度等环境因素对两个光电振荡器的输出频率的影响相同，使测量结果不受温度等环境因素的影响，本发明解调信号为两个振荡器的拍频信号，拍频信号远远小于振荡器的振荡信号，测量难度小，解调成本低。

所述参考光电振荡器包括激光源模块、偏振控制模块0、光耦合模块、电光调制模块1、偏振控制模块1、偏振合束模块1、光纤延迟模块、偏振合束模块2、参考光延时模块、光电探测模块1、微波放大模块1、微波滤波模块1、微波耦合模块1，其中：

激光源模块，用于产生光信号；

偏振控制模块0，用于调节激光源模块输出的光信号，使激光源模块输出的光信号的偏振方向与电光调制模块1主轴相同；

光耦合模块，用于将来自偏振控制模块0的一束光信号分为两束光信号，一束传输到电光调制模块1，另一束传输到电光调制模块2；

电光调制模块1，用于调制来自光耦合模块的光；

偏振控制模块1，用于调节输入偏振合束模块1的光的偏振方向，使得光偏振方向与偏振合束模块1的输入口主轴相同；

偏振合束模块1，用于将偏振控制模块1输出的光信号和偏振控制模块2输出的光信号合束，偏振合束模块1有两个输入口，两个输入口主轴偏振方向互相垂直；

光纤延迟模块，用于给参考光电振荡器和测量光电振荡器提供能量储存介质；

偏振合束模块2，用于将合成的光信号分束，分成两路偏振方向互相垂直的光信号，一路进入参考光延时模块，另一路进入测量光电振荡器中的位移测量模块；

参考光延时模块，用于匹配两个光电振荡器的初始环路延时，使得两个光电振荡器的初始环路延时相等；

光电探测模块1，用于将来自参考光延时模块的光信号转换为微波信号；

微波放大模块1，用于将来自光电探测模块1的微波信号放大；

微波滤波模块1，用于将来自微波放大模块1的微波信号进行滤波处理；

微波耦合模块1，用于将来自微波滤波模块1的微波信号分成三路，一路反馈回电光调制模块1，一路输出到鉴频模块，一路输出到频谱测量模块；

所述测量光电振荡器包括激光源模块、偏振控制模块0、光耦合模块、电光调制模块2、偏振控制模块2、偏振合束模块1、光纤延迟模块、偏振合束模块2、位移测量模块、光电探测模块2、微波放大模块2、微波滤波模块2、微波耦合模块2，其中：

激光源模块，用于产生光信号；

偏振控制模块0，用于调节激光源模块输出的光信号，使激光源模块输出的光信号的偏振方向与电光调制模块1主轴相同；

光耦合模块，用于将来自偏振控制模块0的一束光信号分为两束光信号，一束传输到电光调制模块1，另一束传输到电光调制模块2；

电光调制模块2，用于调制来自光耦合模块的光；

偏振控制模块2，用于调节输入偏振合束模块1的光的偏振方向，使得光偏振方向与偏振合束模块1的输入口主轴相同；

偏振合束模块1，用于将偏振控制模块1输出的光信号和偏振控制模块2输出的光信号合束，偏振合束模块1有两个输入口，两个输入口主轴偏振方向互相垂直；

光纤延迟模块，用于给参考光电振荡器和测量光电振荡器提供能量储存介质；

偏振合束模块2，用于将合成的光信号分束，分成两路偏振方向互相垂直的光信号，一路进入参考光延时模块，另一路进入测量光电振荡器中的位移测量模块；

位移测量模块，用于提供一个位移变化，将位移变化转换为测量光电振荡器中光电反馈环路的光延时变化；

光电探测模块2，用于将来自位移测量模块的光信号转换为微波信号；

微波放大模块2，用于将来自光电探测模块2的微波信号放大；

微波滤波模块2，用于将来自微波放大模块2的微波信号进行滤波处理；

微波耦合模块2，用于将来自微波滤波模块2的微波信号分成两路，一路反馈回电光调制模块2，一路输出到鉴频模块；

初始校准并开始测量后，参考光电振荡器与测量光电振荡器一直处于振荡状态，避免光电振荡器重新起振后与上一次测量时振荡频率不同的问题，降低测量误差。

进一步的，位移测量模块包括空间光-光纤耦合棱镜1、全反射棱镜、空间光-光纤耦合棱镜2，来自偏振合束模块2的光通过空间光-光纤耦合棱镜1转换到空间传输，传输至待测目标全反射棱镜，并由待测目标全反射棱镜反射，被反射的光通过空间光-光纤耦合棱镜2传输至光电探测模块2，其中：

空间光-光纤耦合棱镜1，用于将光纤中光耦合至空间中；

空间光-光纤耦合棱镜2，用于将空间光耦合到光纤中；

本发明还提供基于光电振荡器的远距离位移测量方法，包括：

A.在参考光电振荡器中，激光源模块产生光信号后由偏振控制模块0调节，偏振控制模块0调节激光源模块产生的光信号的偏振方向，让激光源模块产生的光信号的偏振方向与电光调制模块1的主轴相同，经偏振控制模块0调节后的光信号进入光耦合模块，光耦合模块将光信号分成两束，其中一束光信号进入电光调制模块1，另一束光信号进入测量光电振荡器的电光调制模块2，电光调制模块1将微波信号调制到进入电光调制模块1的光信号上，被调制后的光信号经偏振控制模块1调节，偏振控制模块1调节输入偏振合束模块1的光信号的偏振方向与偏振合束模块1输入端的主轴相同，偏振合束模块1将上述被调节的光信号与测量光电振荡器中偏振控制模块2输出的光信号合成一束，合成后的光信号经光纤延迟模块传入偏振合束模块2，通过偏振合束模块2将光信号分束，分束后的光信号经参考光延时模块传入光电探测模块1，光电探测模块1将光信号转换为微波信号，微波信号经微波放大模块1放大后由微波滤波模块1滤波，然后微波耦合模块1将滤波后的微波信号分为三路，一路传输到鉴频模块，一路传输到频谱测量模块，一路反馈回电光调制模块1，最终形成参考光电振荡器的光电反馈环路；

B.在测量光电振荡器中，激光源模块产生光信号后由偏振控制模块0调节，偏振控制模块0调节激光源模块产生的光信号的偏振方向，让激光源模块产生的光信号的偏振方向与电光调制模块2的主轴相同，经偏振控制模块0调节后的光信号进入光耦合模块，光耦合模块将光信号分成两束，其中一束光信号进入参考光电振荡器的电光调制模块1，另一束光信号进入电光调制模块2，电光调制模块2将微波信号调制到进入电光调制模块2的光信号上，被调制后的光信号经偏振控制模块2调节，偏振控制模块2调节输入偏振合束模块1的光信号的偏振方向与偏振合束模块1输入端的主轴相同，偏振合束模块1将上述被调节的光信号与参考光电振荡器中偏振控制模块1输出的光信号合成一束，合成后的光信号经光纤延迟模块传入偏振合束模块2，通过偏振合束模块2将光信号分束，分束后的光信号经位移测量模块传入光电探测模块2，光电探测模块2将光信号转换为微波信号，微波信号经微波放大模块2放大后由微波滤波模块2滤波，然后微波耦合模块2将滤波后的微波信号分为两路，一路传输到鉴频模块；另一路反馈回电光调制模块2，最终形成测量光电振荡器的光电反馈环路；

步骤A和步骤B中偏振控制模块0调节激光源模块产生的光信号的偏振方向与电光调制模块1、电光调制模块2的主轴相同，使偏振损耗降到最低；偏振控制模块1调节输入偏振合束模块1的光的偏振方向，使得光偏振方向与偏振合束模块1的输入口主轴相同，减少偏振损耗；同时，该结构可以避免电光调制模块1和电光调制模块2输出的光发生相干现象；

C.将上述步骤A中传输到鉴频模块的一路微波信号与上述步骤B中传输到鉴频模块的一路微波信号在鉴频模块中进行鉴频，鉴频模块鉴频后得到中频信号，鉴频模块将中频信号输入频率计数模块中，频率计数模块获得中频信号的实时频率并将所述中频信号的实时频率f_IF输出到信号处理模块；频谱测量模块通过上述步骤A中传输到频谱测量模块的一路微波信号获得参考光电振荡器的振荡频率f₁和参考光电振荡器的相邻模式间的频率间隔f_FSR后传入信号处理模块，信号处理模块根据上述所得的中频信号的实时频率f_IF、参考光电振荡器的振荡频率f₁、参考光电振荡器的相邻模式间的频率间隔f_FSR进行计算，求得位移测量模块中的待测目标的初始距离、位移、实时距离、速度、加速度。

步骤C中鉴频模块输出的中频信号只受位移测量模块中位移变化的影响。且信号处理模块使用电子技术解调，提高了解调速度。

参考光电振荡器与测量光电振荡器的结构相同，上述两个光电振荡器的反馈环路长度相同，且光纤延迟模块由上述两个光电振荡器共用；参考光延时模块的延时与位移测量模块的延时相同；微波滤波模块1与微波滤波模块2均为带通微波滤波器，且其中心频率、3dB带宽等关键指标相同。由于两个光电振荡器的结构相同，两个光电振荡器的初始振荡频率相同，消除包括温度在内的外界因素对位移测量装置的影响。

进一步的，频谱测量模块通过测量参考光电振荡器中的微波耦合模块1耦合出微波信号的频谱，将频谱信息传入信号处理模块，获得参考光电振荡器的环路长度，及待测目标的初始距离；环路延时为τ₀＝1/f_FSR,环路长度为L₀＝(cτ₀)/n,待测目标的初始距离为L′＝L₀/2；其中，c表示光在真空中的传播速度，n表示折射率，f_FSR频率间隔由频谱测量模块直接测得。

进一步的，信号处理模块通过频率计数模块测得的中频信号实时频率确定位移测量模块中待测目标的位移；位移测量模块中待测目标位移为ΔL＝L₀f_IF/(2f₁)，位移测量模块中待测目标位移与鉴频模块输出中频信号频率的关系为

其中，L₀表示环路长度，f₁表示参考光电振荡器的频谱显示的振荡频率，c表示光在真空中的传播速度，n表示折射率。

进一步的，信号处理模块根据上述所得的待测目标的初始距离和待测目标的位移求出位移测量模块中待测目标的实时距离、速度、加速度；待测目标的实时距离为L＝L′+ΔL，假设频率计采样时间为Δt，待测目标的速度为

待测目标的加速度为

其中，L′表示待测目标的初始距离，ΔL表示待测目标位移，t表示某一时刻。

本发明基于偏振复用技术实现了参考光电振荡器与测量光电振荡器的互参考结构，由于互参考结构，消除了温度等外界因素对测量结果的影响。本发明解调信号为两个振荡器的拍频信号，拍频信号远远小于振荡器的振荡信号，测量难度小，解调成本低。初始校准并开始测量后，参考光电振荡器与测量光电振荡器一直处于振荡状态，避免光电振荡器重新起振后与上一次测量时振荡频率不同的问题，降低测量误差。最终实现有效克服温度等环境因素对距离及其相关参数测量结果的影响、降低测量难度、减小解调难度和降低解调成本的基于光电振荡器的远距离位移测量装置和测量方法。

附图说明

图1是基于光电振荡器的远距离位移测量装置的原理图；

图2是位移测量模块的示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明基于光电振荡器的远距离位移测量装置的原理图。如图1所示，本发明包括参考光电振荡器、测量光电振荡器、鉴频模块、频率计数模块、频谱测量模块和信号处理模块；所述参考光电振荡器包括激光源模块、偏振控制模块0、光耦合模块、电光调制模块1、偏振控制模块1、偏振合束模块1、光纤延迟模块、偏振合束模块2、参考光延时模块、光电探测模块1、微波放大模块1、微波滤波模块1、微波耦合模块1；所述测量光电振荡器包括激光源模块、偏振控制模块0、光耦合模块、电光调制模块2、偏振控制模块2、偏振合束模块1、光纤延迟模块、偏振合束模块2、位移测量模块、光电探测模块2、微波放大模块2、微波滤波模块2、微波耦合模块2。

本实施例中，激光器产生光信号，光信号经高速偏振控制器和3dB光耦合器输入两个电光调制器，电光调制器调制后的光信号通过上述偏振控制器并输入偏振合束器；偏振合束器将合束的光信号继续传输过数公里长的普通单模光纤，然后通过偏振合束器将光信号分束，分束后的光一束通过高精度亚飞秒光延迟线输入光电探测器，另一束通过位移测量模块输入光电探测器，光电探测器将光信号转换为微波信号；微波信号经射频/微波宽带低噪声放大器放大，微波带通滤波器滤波，并通过微波/射频耦合器，微波/射频耦合器将微波信号分为两路，一路输出到宽带双平衡混频器，另一路反馈回电光调制器，最终形成两个电振荡器的光电反馈环路；参考光电振荡器的微波/射频耦合器分出三路微波信号，一路输出到电光调制器，一路输出到宽带双平衡混频器，一路输出到频谱测量器；上述宽带双平衡混频器将中频信号输入频率计数器，频率计数器将实时中频信号频率传输到DSP数字信号处理器、频谱测量器将频谱信息传输到DSP数字信号处理器。

假设频谱测量模块测量参考光电振荡器中的微波耦合模块1耦合出微波信号的频谱显示，振荡频率为f₁，相邻模式间的频率间隔为f_FSR，则环路延时为τ₀＝1/f_FSR,环路长度为L₀＝(cτ₀)/n,待测目标的初始距离为L′＝L₀/2；其中，c表示光在真空中的传播速度，n表示折射率。

假设频率计数模块测得鉴频模块中输出的中频信号的实时频率为f_IF，则位移测量模块中待测目标位移为ΔL＝L₀f_IF/(2f₁)，位移测量模块中待测目标位移与鉴频模块输出中频信号频率的关系为

其中，L₀表示环路长度，f₁表示参考光电振荡器的频谱显示的振荡频率，c表示光在真空中的传播速度，n表示折射率。

信号处理模块根据上述所得的待测目标的初始距离和待测目标的位移，求出待测目标的实时距离为L＝L′+ΔL。

假设频率计采样时间为Δt，待测目标的速度为

待测目标的加速度为

其中，L′表示待测目标的初始距离，ΔL表示待测目标位移，t表示某一时刻。

图2是本发明位移测量模块的示意图。如图2所示，本实施例中，包含包括空间光-光纤耦合棱镜1、全反射棱镜、空间光-光纤耦合棱镜2，来自偏振合束器的光通过光纤准直器转换到空间传输，传输至待测目标全反射棱镜，并由待测目标全反射棱镜反射，被反射的光通过光纤准直器传输至光电探测模块2。

Claims (8)

1.基于光电振荡器的远距离位移测量装置，其特征在于：包括参考光电振荡器、测量光电振荡器、鉴频模块、频率计数模块、频谱测量模块和信号处理模块，所述参考光电振荡器的输出微波信号为两路，其中一路参考光电振荡器输出的微波信号与测量光电振荡器输出的微波信号同时输入鉴频模块中，另一路参考光电振荡器输出的微波信号输入到频谱测量模块；鉴频模块输出中频信号后，将中频信号输入频率计数模块中，频率计数模块和上述频谱测量模块将信息输出到信号处理模块。

2.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的远距离位移测量装置，其特征在于：所述参考光电振荡器包括激光源模块、偏振控制模块0、光耦合模块、电光调制模块1、偏振控制模块1、偏振合束模块1、光纤延迟模块、偏振合束模块2、参考光延时模块、光电探测模块1、微波放大模块1、微波滤波模块1以及微波耦合模块1，所述激光源模块产生光信号后，经偏振控制模块0后由光耦合模块输入电光调制模块1，电光调制模块1将微波信号调制到光信号上，被调制后的光信号通过偏振控制模块1输入偏振合束模块1；后经光纤延迟模块输入偏振合束模块2，所述偏振合束模块2与参考光延时模块相连，并通过参考光延时模块将光信号输入光电探测模块1，光电探测模块1将光信号转为微波信号后由微波放大模块1放大后，经微波滤波模块1滤波，然后通过微波耦合模块1，微波耦合模块1将光信号分为三路，其中一路反馈回电光调制模块1形成参考光电振荡器的光电反馈环路，一路传输到频谱测量模块，一路传输到频率计数模块。

3.根据权利要求1所述的基于光电振荡器的远距离位移测量装置，其特征在于：所述测量光电振荡器包括激光源模块、偏振控制模块0、光耦合模块、电光调制模块2、偏振控制模块2、偏振合束模块1、光纤延迟模块、偏振合束模块2、位移测量模块、光电探测模块2、微波放大模块2、微波滤波模块2、微波耦合模块2，所述激光源模块产生光信号，光信号经偏振控制模块0后由光耦合模块输入电光调制模块2，电光调制模块2将微波信号调制到光信号上，被调制后的光信号通过偏振控制模块2输入偏振合束模块1；后经光纤延迟模块输入偏振合束模块2，所述偏振合束模块2与位移测量模块相连，并将光信号输入光电探测模块2，光电探测模块2将光信号转为微波信号后由微波放大模块2放大后、经微波滤波模块2滤波，然后通过微波耦合模块2反馈回电光调制模块2形成参考光电振荡器的光电反馈环路。

4.根据权利要求3所述的基于光电振荡器的远距离位移测量装置，其特征在于：所述位移测量模块包括空间光-光纤耦合棱镜1、全反射棱镜、空间光-光纤耦合棱镜2，来自偏振合束模块2的光信号通过空间光-光纤耦合棱镜1转换到空间传输，传输至待测目标，待测目标为全反射棱镜，并由全反射棱镜反射，被反射的光通过空间光-光纤耦合棱镜2传输至光电探测模块2。

5.基于光电振荡器的远距离位移测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.在参考光电振荡器中，激光源模块产生光信号后由偏振控制模块0调节，偏振控制模块0调节激光源模块产生的光信号的偏振方向，让激光源模块产生的光信号的偏振方向与电光调制模块1的主轴相同，经偏振控制模块0调节后的光信号进入光耦合模块，光耦合模块将光信号分成两束，其中一束光信号进入电光调制模块1，另一束光信号进入测量光电振荡器的电光调制模块2，电光调制模块1将微波信号调制到进入电光调制模块1的光信号上，被调制后的光信号经偏振控制模块1调节，偏振控制模块1调节输入偏振合束模块1的光信号的偏振方向与偏振合束模块1输入端的主轴相同，偏振合束模块1将上述被调节的光信号与测量光电振荡器中偏振控制模块2输出的光信号合成一束，合成后的光信号经光纤延迟模块传入偏振合束模块2，通过偏振合束模块2将光信号分束，分束后的光信号经参考光延时模块传入光电探测模块1，光电探测模块1将光信号转换为微波信号，微波信号经微波放大模块1放大后由微波滤波模块1滤波，然后微波耦合模块1将滤波后的微波信号分为三路，一路传输到鉴频模块，一路传输到频谱测量模块，一路反馈回电光调制模块1，最终形成参考光电振荡器的光电反馈环路；

B.在测量光电振荡器中，激光源模块产生光信号后由偏振控制模块0调节，偏振控制模块0调节激光源模块产生的光信号的偏振方向，让激光源模块产生的光信号的偏振方向与电光调制模块2的主轴相同，经偏振控制模块0调节后的光信号进入光耦合模块，光耦合模块将光信号分成两束，其中一束光信号进入参考光电振荡器的电光调制模块1，另一束光信号进入电光调制模块2，电光调制模块2将微波信号调制到进入电光调制模块2的光信号上，被调制后的光信号经偏振控制模块2调节，偏振控制模块2调节输入偏振合束模块1的光信号的偏振方向与偏振合束模块1输入端的主轴相同，偏振合束模块1将上述被调节的光信号与参考光电振荡器中偏振控制模块1输出的光信号合成一束，合成后的光信号经光纤延迟模块传入偏振合束模块2，通过偏振合束模块2将光信号分束，分束后的光信号经位移测量模块传入光电探测模块2，光电探测模块2将光信号转换为微波信号，微波信号经微波放大模块2放大后由微波滤波模块2滤波，然后微波耦合模块2将滤波后的微波信号分为两路，一路传输到鉴频模块；另一路反馈回电光调制模块2，最终形成测量光电振荡器的光电反馈环路；

C.将上述步骤A中传输到鉴频模块的一路微波信号与上述步骤B中传输到鉴频模块的一路微波信号在鉴频模块中进行鉴频，鉴频模块鉴频后得到中频信号，鉴频模块将中频信号输入频率计数模块中，频率计数模块获得中频信号的实时频率并将所述中频信号的实时频率f_IF输出到信号处理模块；频谱测量模块通过上述步骤A中传输到频谱测量模块的一路微波信号获得参考光电振荡器的振荡频率f₁和参考光电振荡器的相邻模式间的频率间隔f_FSR后传入信号处理模块，信号处理模块根据上述所得的中频信号的实时频率f_IF、参考光电振荡器的振荡频率f₁、参考光电振荡器的相邻模式间的频率间隔f_FSR进行计算，求得位移测量模块中的待测目标的初始距离、位移、实时距离、速度、加速度。

6.根据权利要求5所述的基于光电振荡器的远距离位移测量方法，其特征在于：步骤C包括，频谱测量模块测量参考光电振荡器中微波耦合模块1传输的微波信号的频谱，并将频谱信息传入信号处理模块，获得参考光电振荡器的环路延时τ₀、环路长度L₀，及位移测量模块中待测目标的初始距离L′；环路延时τ₀＝1/f_FSR，环路长度L₀＝(cτ₀)/n，位移测量模块中待测目标的初始距离L′＝L₀/2；其中，c表示光在真空中的传播速度，n表示折射率。

7.根据权利要求5或6所述的基于光电振荡器的远距离位移测量方法，其特征在于：步骤C包括，信号处理模块通过频率计数模块测得的中频信号的实时频率来确定位移测量模块中待测目标的位移ΔL、位移测量模块中待测目标的位移ΔL与鉴频模块输出中频信号频率的关系；则位移测量模块中待测目标的位移ΔL＝L₀f_IF/(2f₁)，位移测量模块中待测目标的位移与鉴频模块输出中频信号频率的关系为

其中，c表示光在真空中的传播速度，n表示折射率。

8.根据权利要求6或7所述的基于光电振荡器的远距离位移测量方法，其特征在于：信号处理模块根据位移测量模块中待测目标的初始距离L′和位移测量模块中待测目标的位移ΔL求出位移测量模块中待测目标的实时距离L、速度v、加速度a；位移测量模块中待测目标的实时距离L＝L′+ΔL，假设频率计数模块采样时间为Δt，待测目标的速度

待测目标的加速度

其中，t表示某一时刻。

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