CN114720998A - 基于模态分解的非接触式动态位移测量系统 - Google Patents

基于模态分解的非接触式动态位移测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，将单频激光和扫频激光通过探头合束传输给待测物，待测物将回波光信号反射传回探头，回波光信号携带有测量距离和因多普勒效应引入的测量误差，将回波信号光按频率不同分成两路，一路被转换为扫频探测电信号，另一路被转换为单频探测电信号；对扫频探测电信号进行处理，获得探头与待测物之间的测量距离；利用基于正交解调的相位载波生成算法对单频探测电信号进行处理，提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差；根据测量距离和测量误差，确定探头与待测物之间的实际距离，从而确定待测物位移。

Description

基于模态分解的非接触式动态位移测量系统
技术领域
本发明属于位移测量领域，具体涉及一种基于模态分解的非接触式动态位移测量系统。
背景技术
非接触式距离测量系统的测量的不确定度通常在微米量级，其在计量领域，特别是在制造业和大型科学项目中，具有重大意义，可以直接改善大型组件的制造效率和精度。非接触式距离测量系统基于扫频干涉测量技术，利用扫频干涉测距技术具有非接触式、抗干扰能力强、测量范围大、测距精度高等优点，长期以来广泛应用于大尺寸、高精度测距领域，如发动机的叶尖间歇和轴向间隙的测量、大型机翼外形设计中铆钉孔位置的标定，甚至应用于粒子加速器和对撞机中，可以帮助其实现更严格的对准公差，进而实现更复杂和先进的设计。
非接触式距离测量系统通过解调干涉测量光路中因稳定光程差引起的干涉拍频信号，获得测量距离。然而，干涉测量光路中的光程差固定不变只在理想状态下才存在，在实际测量中(例如工业测量中)，振动会向干涉拍频信号中引入多普勒频移，使得光程差发生随机变化，最终使解调稳定干涉拍频信号后获得的测量距离存在很大的测量误差。为了消除因多普勒效应引入的测量误差，如图1所示，单频激光器产生的单频激光和扫频激光器产生的扫频激光通过波分复用器W1被合束传输给环形器，环形器将合束光传输给探头，探头将合束光传输给待测物，待测物在接收到合束光后将回波光信号反射传输回探头，该探头通过环形器传输给波分复用器W2，波分复用器W2将回波光信号按频率分成两路，一路为单频探测光信号，另一路为扫频探测光信号。光电探测器D1将该单频探测光信号转换为单频探测电信号，所述光电探测器D2将该扫频探测光信号转换为扫频探测电信号。
在确定因多普勒效应引入的测量误差时，首先利用时频分析方法对扫频探测电信号进行分析，通过速度判向原理对待测物的运动方向进行判断，同时对单频探测电信号的频率进行估计，获得待测物的运动速度绝对值；然后综合运动方向和运动速度绝对值，获得待测物的运动速度实际值；最后，利用多普勒补偿原理，消除因多普勒效应引入的测量误差，从而实现距离准确测量。然而，在复杂的测量环境中，由多普勒效应引入的振动是多方位的，测量误差是多分量测量误差的集合，上述确定测量误差的方法的精度仍然较低。
发明内容
本发明提供一种基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，以解决目前位移测量中，多普勒效应测量误差的测量精度较低，从而导致位移测量精度较低的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，包括单频激光器、扫频激光器、第一波分复用器、探头、第二波分复用器、第一光电探测器和第二光电探测器，所述单频激光器用于产生单频激光，所述扫频激光器用于产生扫频激光，所述第一波分复用器将该单频激光和扫频激光合束传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，所述回波光信号携带有该探头与待测物之间的测量距离信息以及因多普勒效应引入的测量误差信息，该探头将该回波光信号传输给该第二波分复用器；所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为单频探测光信号，另一路为扫频探测光信号，所述第一光电探测器将该扫频探测光信号转换为扫频探测电信号，所述第二光电探测器将该单频探测光信号转换为单频探测电信号；
对该扫频探测电信号进行处理，获得该探头与待测物之间的测量距离；
利用基于正交解调的相位载波生成算法对该单频探测电信号进行处理，提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从所述测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差；
根据该测量距离和该测量误差，确定该探头与待测物之间的实际距离，从而确定该待测物的位移。
在一种可选的实现方式中，所述对该扫频探测电信号进行处理，获得该探头与待测物之间的测量距离包括：对该扫频探测电信号进行快速傅里叶变换FFT，解调获得该探头与待测物之间的测量距离。
在另一种可选的实现方式中，所述经验模态分解算法为经验分解模式-希尔伯特黄变换EMD-HHT算法。
在另一种可选的实现方式中，根据该测量距离和该测量误差，按照以下公式确定该探头与待测物之间的实际距离：
Figure BDA0003577918150000031
其中，L表示实际距离，R表示测量距离，ΔL1(t)表示位移测量方向上振动引起的测量误差，f0表示扫频激光器的初始频率，B表示扫频激光器的调制带宽。
在另一种可选的实现方式中，还包括环形器，所述单频激光器的输出端连接该第一波分复用器的第一输入端，所述扫频激光器的输出端连接该第一波分复用器的第二输入端，所述第一波分复用器的输出端连接环形器的第一端，所述环形器的第二端连接该探头，第三端连接该第二波分复用器的输入端；该第二波分复用器的第一输出端连接该第一光电探测器，第二输出端连接该第二光电探测器。
在另一种可选的实现方式中，还包括第一耦合器、第一移频调制器和第二耦合器，所述单频激光器的输出端连接该第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的第一输出端连接该第一波分复用器的第一输入端，第二输出端通过该第一移频调制器连接该第二耦合器的第二输入端，所述第二波分复用器的第二输出端连接该第二耦合器的第一输入端；所述第二耦合器的输出端连接该第二光电探测器；
所述第一耦合器将该单频激光器产生的单频激光分成两路，一路传输给该第一波分复用器，另一路作为单频参考激光，经该第一移频调制器调制后传输给该第二耦合器；
所述第一波分复用器将该单频激光与该扫频激光合束传输给该环形器，该环形器将所述合束光传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，该探头通过该环形器将该回波光信号传输给该第二波分复用器；
所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为单频探测光信号，传输给该第二耦合器；
所述第二耦合器将该单频参考激光和单频探测光信号耦合传输给该第二光电探测器，该第二光电探测器对该单频参考激光和单频探测光信号进行相干外差拍频，生成该单频探测电信号。
在另一种可选的实现方式中，还包括第三耦合器、第二移频调制器和第四耦合器，所述扫频激光器的输出端连接该第三耦合器的输入端，所述第三耦合器的第一输出端连接该第一波分复用器的第二输入端，第二输出端通过该第二移频调制器连接该第四耦合器的第一输入端，所述第二波分复用器的第一输出端连接该第四耦合器的第二输入端；该第四耦合器的输出端连接该第一光电探测器；
所述第二耦合器将该扫频激光器产生的扫频激光分为两路，一路传输给该第一波分复用器，另一路作为扫频参考激光，经该第二移频调制器调制后传输给该第四耦合器；
所述第一波分复用器将该单频激光与该一路扫频激光合束传输给该环形器，该环形器将所述合束光反射传回该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号传输给该探头，该探头通过该环形器将该回波光信号传输给该第二波分复用器；
所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为扫频探测光信号，传输给该该第四耦合器；
所述第四耦合器将该扫频参考激光和扫频探测光信号耦合传输给该第一光电探测器，该第一光电探测器对该扫频参考激光和扫频探测光信号进行相干外差拍频，生成该扫频探测电信号。
在另一种可选的实现方式中，所述环形器的第二端与该探头之间设有光放大器。
在另一种可选的实现方式中，所述单频激光器与该第一耦合器的输入端之间设有第一隔离器。
在另一种可选的实现方式中，所述扫频激光器与该第三耦合器的输入端之间设有第二隔离器。
本发明的有益效果是：
1、本发明在确定因多普勒效应引起的测量误差时，仅需对单频探测电信号进行处理，首先提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差，即在确定探头与待测物之间的实际距离时，实现实时补偿的是位移测量方向上因多普勒效应引入的测量误差，因此本发明实现了复杂测量环境中由多普勒效应引起测量误差的高精度提取和分离，位移测量方向上测量误差的动态测量精度较高，从而使得位移动态测量精度较高；本发明可以实现动态位移实时高精度测量；
2、本发明通过设置第一移频调制器，可以使输入第二耦合器的单频参考激光和单频探测光信号产生频率差，如此第二光电探测器对单频参考激光和单频探测光信号进行相干外差拍频时，会产生远离低频区域的中频单频探测电信号，由此提高了单频探测电信号的抗噪能力；本发明通过优化单频探测结构，提高单频探测电信号的抗噪能力，可以提高基于单频探测电信号获得的多普勒效应测量误差的精确度；
3、本发明通过设置第二移频调制器，可以使输入第四耦合器的扫频参考激光和扫频探测光信号产生频率差，如此第一光电探测器对扫频参考激光和扫频探测光信号进行相干外差拍频时，会产生远离低频区域的中频扫频探测电信号，由此提高了扫频探测电信号的抗噪能力；本发明通过优化扫频探测结构，提高扫频探测电信号的抗噪能力，可以提高基于扫频探测电信号获得的测量距离的精确度；
4、本发明将光放大器设在环形器的第二端与探头之间，可以提高回波光信号的信噪比。
附图说明
图1是传统位移测量系统的电路方框图；
图2是本发明基于模态分解的非接触式动态位移测量系统的一个实施例结构示意图；
图3是本发明基于模态分解的非接触式动态位移测量系统的另一实施例结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参见图2，为本发明基于模态分解的非接触式动态位移测量系统的一个实施例结构示意图。该基于模态分解的非接触式动态位移测量系统可以包括单频激光器、扫频激光器、第一波分复用器、探头、第二波分复用器、第一光电探测器和第二光电探测器，所述单频激光器用于产生单频激光，所述扫频激光器用于产生扫频激光，所述第一波分复用器将该单频激光和扫频激光合束传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，所述回波光信号携带有该探头与待测物之间的测量距离信息以及因多普勒效应引入的测量误差信息，该探头将该回波光信号传输给该第二波分复用器；所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为单频探测光信号，另一路为扫频探测光信号，所述第一光电探测器将该扫频探测光信号转换为扫频探测电信号，所述第二光电探测器将该单频探测光信号转换为单频探测电信号；对该扫频探测电信号进行处理，获得该探头与待测物之间的测量距离；利用基于正交解调的相位载波生成算法对该单频探测电信号进行处理，提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从所述测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差；根据该测量距离和该测量误差，确定该探头与待测物之间的实际距离，从而确定待测物的位移。
本实施例中，所述系统还包括环形器，所述单频激光器的输出端连接该第一波分复用器的第一输入端，所述扫频激光器的输出端连接该第一波分复用器的第二输入端，所述第一波分复用器的输出端连接环形器的第一端，所述环形器的第二端连接该探头，第三端连接该第二波分复用器的输入端；该第二波分复用器的第一输出端连接该第一光电探测器，第二输出端连接该第二光电探测器。其中，采集卡可以对扫频探测电信号和单频探测电信号进行采集，并将采集到的扫频探测电信号和单频探测电信号发送给DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理单元)进行处理。
所述对该扫频探测电信号进行处理，获得该探头与待测物之间的测量距离包括：对该扫频探测电信号进行快速傅里叶变换FFT，解调获得该探头与待测物之间的测量距离。所述经验模态分解算法可以为经验分解模式-希尔伯特黄变换EMD-HHT算法。其中，根据该测量距离和该测量误差，按照以下公式确定该探头与待测物之间的实际距离：
Figure BDA0003577918150000081
其中，L表示实际距离，R表示测量距离，ΔL1(t)表示位移测量方向上振动引起的测量误差，f0表示扫频激光器的初始频率，B表示扫频激光器的调制带宽。
由上述实施例可见，本发明在确定因多普勒效应引起的测量误差时，仅需对单频探测电信号进行处理，首先提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差，即在确定探头与待测物之间的实际距离时，实现实时补偿的是位移测量方向上因多普勒效应引入的测量误差，因此本发明实现了复杂测量环境中由多普勒效应引起测量误差的高精度提取和分离，位移测量方向上测量误差的动态测量精度较高，从而使得位移动态测量精度较高；另外，与现有技术不同，本发明仅需对单频探测电信号进行处理，就可获得位移测量方向上的多普勒效应测量误差，而不必对扫频探测信号与单频探测信号结合处理，因而本发明可以实现动态位移实时高精度测量。
参见图3，为本发明基于模态分解的非接触式动态位移测量系统的另一实施例结构示意图。图3与图2所示实施例的区别在于，还包括第一耦合器、第一移频调制器和第二耦合器，所述单频激光器的输出端连接该第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的第一输出端连接该第一波分复用器的第一输入端，第二输出端通过该第一移频调制器连接该第二耦合器的第二输入端，所述第二波分复用器的第二输出端连接该第二耦合器的第一输入端；所述第二耦合器的输出端连接该第二光电探测器PD2。所述第一耦合器将该单频激光器产生的单频激光分成两路，一路传输给该第一波分复用器，另一路作为单频参考激光，经该第一移频调制器调制后传输给该第二耦合器；所述第一波分复用器将该一路单频激光与该扫频激光合束传输给该环形器，该环形器将所述合束光传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，该探头通过该环形器将该回波光信号传输给该第二波分复用器；所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为单频探测光信号，传输给该第二耦合器；所述第二耦合器将该单频参考激光和单频探测光信号耦合传输给该第二光电探测器PD2，该第二光电探测器PD2对该单频参考激光和单频探测光信号进行相干外差拍频，生成该单频探测电信号。
本实施例中，该单频激光器可以为单频超窄线宽激光器，以提供低相位噪声的单频激光，该第一移频调制器可以为串联的第一正移频调制器和第一负移频调制器，两者的第一自由端连接该第一耦合器的第二输出端，第二自由端连接该第二耦合器的第二输入端。本发明通过设置第一移频调制器，可以使输入第二耦合器的单频参考激光和单频探测光信号产生频率差，如此第二光电探测器对单频参考激光和单频探测光信号进行相干外差拍频时，会产生远离低频区域的中频单频探测电信号，由此提高了单频探测电信号的抗噪能力；本发明通过优化单频探测结构，提高单频探测电信号的抗噪能力，可以提高基于单频探测电信号获得的多普勒效应测量误差的精确度。
图3与图2所示实施例的区别还在于，还包括第三耦合器、第二移频调制器和第四耦合器，所述扫频激光器的输出端连接该第三耦合器的输入端，所述第三耦合器的第一输出端连接该第一波分复用器的第二输入端，第二输出端通过该第二移频调制器连接该第四耦合器的第一输入端，所述第二波分复用器的第一输出端连接该第四耦合器的第二输入端；该第四耦合器的输出端连接该第一光电探测器PD1；所述第二耦合器将该扫频激光器产生的扫频激光分为两路，一路传输给该第一波分复用器，另一路作为扫频参考激光，经该第二移频调制器调制后传输给该第四耦合器；所述第一波分复用器将该单频激光与该扫频激光合束传输给该环形器，该环形器将所述合束光传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，该探头通过该环形器将该回波光信号传输给该第二波分复用器；所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为扫频探测光信号，传输给该该第四耦合器；所述第四耦合器将该扫频参考激光和扫频探测光信号耦合传输给该第一光电探测器PD1，该第一光电探测器对该扫频参考激光和扫频探测光信号进行相干外差拍频，生成该扫频探测电信号。
本实施例中，该扫频激光器可以为窄线宽扫频激光器，该第二移频调制器可以为串联的第二正移频调制器和第二负移频调制器，两者的第一自由端连接该第三耦合器的第二输出端，第二自由端连接该第四耦合器的第一输入端。本发明通过设置第二移频调制器，可以使输入第四耦合器的扫频参考激光和扫频探测光信号产生频率差，如此第一光电探测器对扫频参考激光和扫频探测光信号进行相干外差拍频时，会产生远离低频区域的中频扫频探测电信号，由此提高了扫频探测电信号的抗噪能力；本发明通过优化扫频探测结构，提高扫频探测电信号的抗噪能力，可以提高基于扫频探测电信号获得的测量距离的精确度。
由于回波光信号比较微弱，因此通常需要对回波光信号进行放大处理，如图1所示，但是当光放大器置于图1所示位置处时，光放大器不仅会对回波光信号进行放大，还会对噪声进行放大。为了提高回波光信号的信噪比，本发明将光放大器设在环形器的第二端与探头之间。另外，所述单频激光器与该第一耦合器的输入端之间可以设有第一隔离器，所述扫频激光器与该第三耦合器的输入端之间可以设有第二隔离器。需要注意的是：上述探头可以为光纤准直器GRIN透镜，环形器的第二端与探头之间还可以设有光开关，通过控制该光开光的通断，可以实现数据同步实时采集。
另外，本实施例中，该扫频探测电信号的强度可以表示为：
Figure BDA0003577918150000101
其中，I1和I2分别表示扫频参考激光和扫频探测光信号的强度，f0表示扫频激光器的初始频率，c表示光速，L表示实际距离，B表示扫频激光器的调制带宽，T表示扫频激光器的调制周期。一般情况下，按照拍频频率fbeat对扫频探测电信号进行解调，就可获得L，但是在实际测量过程中由于多普勒效应，实际的拍频频率为
Figure BDA0003577918150000111
Figure BDA0003577918150000112
表示多普勒频移，由此引入了多普勒效应测量误差。对应地，对扫频探测电信号进行处理后，获得的测量距离R可以表示为：
Figure BDA0003577918150000113
其中ΔL(t)表示各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，而实际上测量距离R需要消除的是位移测量方向上振动引起的测量误差ΔL1(t)。由此，本发明可以根据该测量距离和该测量误差，按照以下公式确定该探头与待测物之间的实际距离：
Figure BDA0003577918150000114
其中，L表示实际距离，R表示测量距离，ΔL1(t)表示位移测量方向上振动引起的测量误差，f0表示扫频激光器的初始频率，B表示扫频激光器的调制带宽。
由上述实施例可见，本发明在确定因多普勒效应引起的测量误差时，仅需对单频探测电信号进行处理，首先提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差，即在确定探头与待测物之间的实际距离时，实现实时补偿的是位移测量方向上因多普勒效应引入的测量误差，因此本发明实现了复杂测量环境中由多普勒效应引起测量误差的高精度提取和分离，位移测量方向上测量误差的动态测量精度较高，从而使得位移动态测量精度较高；本发明可以实现动态位移实时高精度测量。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (10)

1.一种基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，包括单频激光器、扫频激光器、第一波分复用器、探头、第二波分复用器、第一光电探测器和第二光电探测器，所述单频激光器用于产生单频激光，所述扫频激光器用于产生扫频激光，所述第一波分复用器将该单频激光和扫频激光合束传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，所述回波光信号携带有该探头与待测物之间的测量距离信息以及因多普勒效应引入的测量误差信息，该探头将该回波光信号传输给该第二波分复用器；所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为单频探测光信号，另一路为扫频探测光信号，所述第一光电探测器将该扫频探测光信号转换为扫频探测电信号，所述第二光电探测器将该单频探测光信号转换为单频探测电信号；
对该扫频探测电信号进行处理，获得该探头与待测物之间的测量距离；
利用基于正交解调的相位载波生成算法对该单频探测电信号进行处理，提取出各个振动引起的多普勒效应测量误差矢量和，然后利用经验模态分解算法从所述测量误差矢量和中，分离出位移测量方向上振动引起的测量误差；
根据该测量距离和该测量误差，确定该探头与待测物之间的实际距离，从而确定该待测物的位移。
2.根据权利要求1所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，所述对该扫频探测电信号进行处理，获得该探头与待测物之间的测量距离包括：对该扫频探测电信号进行快速傅里叶变换FFT，解调获得该探头与待测物之间的测量距离。
3.根据权利要求1所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，所述经验模态分解算法为经验分解模式-希尔伯特黄变换EMD-HHT算法。
4.根据权利要求3所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，根据该测量距离和该测量误差，按照以下公式确定该探头与待测物之间的实际距离：
Figure FDA0003577918140000021
其中，L表示实际距离，R表示测量距离，ΔL1(t)表示位移测量方向上振动引起的测量误差，f0表示扫频激光器的初始频率，B表示扫频激光器的调制带宽。
5.根据权利要求1所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，还包括环形器，所述单频激光器的输出端连接该第一波分复用器的第一输入端，所述扫频激光器的输出端连接该第一波分复用器的第二输入端，所述第一波分复用器的输出端连接环形器的第一端，所述环形器的第二端连接该探头，第三端连接该第二波分复用器的输入端；该第二波分复用器的第一输出端连接该第一光电探测器，第二输出端连接该第二光电探测器。
6.根据权利要求5所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，还包括第一耦合器、第一移频调制器和第二耦合器，所述单频激光器的输出端连接该第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的第一输出端连接该第一波分复用器的第一输入端，第二输出端通过该第一移频调制器连接该第二耦合器的第二输入端，所述第二波分复用器的第二输出端连接该第二耦合器的第一输入端；所述第二耦合器的输出端连接该第二光电探测器；
所述第一耦合器将该单频激光器产生的单频激光分成两路，一路传输给该第一波分复用器，另一路作为单频参考激光，经该第一移频调制器调制后传输给该第二耦合器；
所述第一波分复用器将该单频激光与该扫频激光合束传输给该环形器，该环形器将所述合束光传输给该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号反射传回该探头，该探头通过该环形器将该回波光信号传输给该第二波分复用器；
所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为单频探测光信号，传输给该第二耦合器；
所述第二耦合器将该单频参考激光和单频探测光信号耦合传输给该第二光电探测器，该第二光电探测器对该单频参考激光和单频探测光信号进行相干外差拍频，生成该单频探测电信号。
7.根据权利要求5或6所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，还包括第三耦合器、第二移频调制器和第四耦合器，所述扫频激光器的输出端连接该第三耦合器的输入端，所述第三耦合器的第一输出端连接该第一波分复用器的第二输入端，第二输出端通过该第二移频调制器连接该第四耦合器的第一输入端，所述第二波分复用器的第一输出端连接该第四耦合器的第二输入端；该第四耦合器的输出端连接该第一光电探测器；
所述第二耦合器将该扫频激光器产生的扫频激光分为两路，一路传输给该第一波分复用器，另一路作为扫频参考激光，经该第二移频调制器调制后传输给该第四耦合器；
所述第一波分复用器将该单频激光与该一路扫频激光合束传输给该环形器，该环形器将所述合束光反射传回该探头，该探头将合束光发射给待测物，所述待测物在接收到该合束光后将回波光信号传输给该探头，该探头通过该环形器将该回波光信号传输给该第二波分复用器；
所述第二波分复用器将所述回波信号光按频率不同分成两路，一路为扫频探测光信号，传输给该第四耦合器；
所述第四耦合器将该扫频参考激光和扫频探测光信号耦合传输给该第一光电探测器，该第一光电探测器对该扫频参考激光和扫频探测光信号进行相干外差拍频，生成该扫频探测电信号。
8.根据权利要求7所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，所述环形器的第二端与该探头之间设有光放大器。
9.根据权利要求6所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，所述单频激光器与该第一耦合器的输入端之间设有第一隔离器。
10.根据权利要求7所述的基于模态分解的非接触式动态位移测量系统，其特征在于，所述扫频激光器与该第三耦合器的输入端之间设有第二隔离器。
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