CN115327565A - 一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统及校正方法，所述系统包括：气室校正模块、测量干涉仪以及辅助干涉仪；其中测量干涉仪用于目标绝对距离解算、辅助干涉仪光路用于提供调频非线性校正的相频坐标，辅助干涉仪的声光调制信号用以实施对辅助干涉仪信号的相位解调，气室光路部分用于在线标定辅助干涉仪的群延，实现扫频干涉拍信号的非线性校正；本发明具有结构简单，非线性校正效果好，抗噪能力更强，辅助干涉仪短，无需高采样率，基本不受色散失配和环境变化的影响，可在线溯源等优势。

Description

一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统及校正 方法

技术领域

本发明属于调频连续波FMCW激光雷达非线性校正和扫频干涉测量FSI技术领域，具体地，涉及一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统及校正方法。

背景技术

扫频干涉测量具有低发射功率、无测距模糊等优点，在无需导轨与合作目标配合下能够实现高分辨率、高精度测量，因而在高精度绝对距离测量等应用中获得了广泛应用，如调频连续波雷达(FMCW)、光频域反射计(OFDR)、光学相干断层扫描(OCT)等领域。其技术思想源于微波雷达，利用发射扫频光与被测目标反射的扫频光之间因时间差而产生的频率差来确定目标距离，依据频域特征反映目标的距离参数。为确保能够通过频域特征准确确定目标的绝对距离信息，需要高速有效的解决测量系统中存在的两种非线性(调频激光器的调频非线性、光纤—自由空间的色散失配)导致测量能力下降的问题；

线性调频连续波(LFMCW)激光雷达具有很大的调频带宽，可以获得很高的距离分辨力和测距精度，具有非接触测量、不依赖合作目标、无距离盲区等优点，在大尺寸工件三维形貌测量等领域表现愈加突出。其技术核心是扫频干涉技术，基本原理是通过光电探测器测量发射信号与回波信号干涉所形成的中频差拍信号，进而提取频域特征来解算绝对距离。然而实际情况下，由于激光本身频率响应的波动和调制电路噪声等原因，调谐非线性是不可避免的。它会引起拍信号的频率出现非线性波动，致使其频谱出现展宽，进而导致距离分辨率和测距精度下降，因此，对激光器进行调频非线性校正是实现高精度绝对距离测量的前提。

现有主要方法分为硬件方法、软件方法，硬件方法如利用双扫频激光器进行不同方向的扫描或使用一台激光器进行三角波扫频，虽然上述方案能够抑制三种非线性对测量影响，但是前者将导致系统成本翻倍，而后者将无法完成对快速运动目标的有效测距补偿；有学者提出利用光电锁相环直接对光学扫频非线性进行消除，该方案能够提高测量回光的信噪比，但是方案复杂、实现难度大，无法对激光器实现全调频范围的非线性校正。软件方法如比相法，该方法虽然结构简单，容易实现，但由于该方案利用相位关系实现目标绝对距离测量，更容易受到目标表面粗糙度的影响；如利用辅助干涉仪重采样方法，该方法受限于采样定理必须采用长辅助干涉仪，而过长的辅助干涉仪不仅会加重采集压力，而且会使测量系统对环境变化更加敏感。

发明内容

本发明针对现有调频非线性校正方法中出现的问题，提出了一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统及校正方法，实现对自由空间目标的高精度绝对距离测量。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统：

所述系统包括：气室校正模块、测量干涉仪以及辅助干涉仪；

其中测量干涉仪用于目标绝对距离解算、辅助干涉仪光路用于提供调频非线性校正的相频坐标，辅助干涉仪的声光调制信号用以实施对辅助干涉仪信号的相位解调，气室校正模块光路部分用于在线标定辅助干涉仪的群延迟

实现扫频干涉拍信号的非线性校正。

进一步地，所述气室校正模块包括扫频光源、保偏隔离器1、耦合器1、气体吸收室、耦合器2、耦合器4、气室和探测器2；

从扫频激光器输出的扫频光经过保偏隔离器1，输入到分光比为99：1的耦合器1，其中1％的扫频光进入气体吸收室，最后由探测器2接收由气体吸收室输出的信号，用于标定辅助干涉仪的光程差；

99％的扫频光进入分光比为95：5的耦合器2，作为辅助干涉仪和测量干涉仪的光源，其中95％的扫频光传输至耦合器3作为测量干涉仪的光源，5％的扫频光传输至耦合器4作为辅助干涉仪的光源。

进一步地，所述测量干涉仪包括耦合器3、环形器、耦合器5、被测目标和探测器1；

在所述测量干涉仪中，分光比95：5耦合器3接收耦合器2传输的扫频光，其中95％的扫频光作为测量光进入测量干涉仪的测量臂，5％的扫频光作为参考光进入测量干涉仪的参考臂；

通过参考臂的光束直接进入分光比为50：50的耦合器5，测量光经过环形器后由聚焦镜组汇聚至目标表面，经目标表面反射的回光经过环形器，进入到分光比50：50的耦合器5；

最终，由探测器1接收测量干涉仪的测量光与参考光的干涉信号。

进一步地，所述辅助干涉仪包括声光调制器1、声光调制器2、耦合器6和探测器3；

在所述所述辅助干涉仪中，分光比50：50耦合器4接收耦合器2传输的扫频光，50％的扫频光作为测量光进入辅助干涉仪的测量臂，另外50％的扫频光作为参考光进入辅助干涉仪的参考臂；

测量光经过声光调制器1后进入分光比50：50的耦合器6，参考光可经过声光调制器2或不经过声光调制器2进入分光比50：50耦合器6，由探测器3接收辅助干涉仪测量光与参考光的干涉信号。

进一步地，所述系统还包括数据采集卡；

所述数据采集卡对探测器1、2、3的信号进行模数转换，并同步采集作为参考信号的声光调制信号，最终在计算机进行数据处理和分析，完成信号的校正。

一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正方法：

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1，同步采集测量干涉仪信号、辅助干涉仪信号、气室信号和声光调制信号；

步骤2，利用辅助干涉仪信号和气室信号，采用在线气室标定方法实现对辅助干涉仪的L_f进行标定；

步骤3，对声光调制信号进行Hilbert变换生成一组正交基sr(n)、si(n)，令其分别与辅助干涉仪信号进行混频并低通滤波，对生成信号sr_f(n)、si_f(n)进行反正切解调、相位解包裹，得到辅助干涉仪相位

步骤4，将步骤3解调的辅助干涉仪相位

作为新采样坐标，按照采样顺序逐一替换时域坐标，利用三次样条插值等方法可将测量干涉仪信号的非均匀相位采样转换为均匀相位采样；

此时，重构后的测距干涉仪信号

的非线性效应已经得到了消除；

步骤5，利用测距干涉仪中的色散失配系数为常数这一特点，先根据实验参数设定色散失配系数的初值，通过调焦清晰度评价函数C(p)，对不同色散失配系数p下的校正结果进行评价，当调焦清晰度评价函数达到峰值点时，此时色散失配校正效果最佳；

步骤6，对经过非线性校正后的测距干涉仪信号进行谱分析得到测距干涉仪信号频率，利用在线气室标定结果，可将测距干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离。

进一步地，调频非线性具体步骤为：

对声光调制信号进行Hilbert变换，获得用于解调辅助干涉仪信号相位的正交基，该正交基sr(n)、si(n)包含声光调制器频移信息；

sr(n)＝cos(2πf_AOMn)n＝1,2,3,…N (1)

si(n)＝sin(2πf_AOMn)n＝1,2,3,…N (2)

其中，f_AOM为声光频移；

利用上述产生的正交基分别与辅助干涉仪信号s_f(n)进行混频、低通滤波，获得用于辅助干涉仪正交解调的正交基sr_f(n)、si_f(n)，所述正交基包含辅助干涉仪信号相位

其中，LPF为低通滤波，f_g(n)为包含光纤色散的调频函数，R_f为辅助干涉仪的臂长差，c为光速；

将上述得到的正交基sr_f(n)、si_f(n)进行反正切解调、相位解包裹，可得到辅助干涉仪的相位

将辅助干涉仪信号相位

作为测距干涉仪信号s_m(n)的新坐标，此时可利用三次样条插值等方法构造等相位采样的测距干涉仪信号

其中，R_mf为测量干涉仪光纤臂长差，R_m0为目标在自由空间中的距离，f_air(n)为包含空气色散的调频函数，f₀为调频激光器初始光频，L_f为气室标定结果，

为辅助干涉仪提供的相频坐标，

为等相位采样下的采样间隔，

为调频激光器初始光频对应的光纤折射率，d_f为调频波段内的光纤色散系数；

如公式(6)所示，此时信号中的调频非线性对测量的影响已经得到了消除。

进一步地，色散失配具体步骤为：

下面对色散失配对测量的影响进行消除，

中的色散失配项为二次项，并且二次项系数为常数，首先根据已知实验参数，设定色散失配补偿项

式中，p₀为二次项系数的初值；

根据公式(7)中的二次项系数，设置步长，选取不同的色散二次项常数p，生成一系列色散补偿项

对公式(6)进行色散补偿：

公式(8)为经过以p为色散二次项常数补偿后的测量干涉仪信号；

选取调焦清晰度评价函数C(p)对色散失配补偿后的效果进行评估，给出最佳色散补偿项：

当C(p)取最大值时，此时的色散补偿项

能够最大程度的消除测距干涉仪中色散失配对测量的影响。

进一步地，在线气室标定具体步骤为：

采用HCN气室提供的气体吸收峰对应K个绝对光频值Δf(m)与对应的K个采样m，同时根据K个采样m确定辅助干涉仪信号的K个相位

利用辅助干涉仪信号的光频与相位的关系，对辅助干涉仪信号的光程L_f进行求解：

一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

本发明有益效果

1.本发明利用短辅助干涉仪就可实现整个校正过程，缓解了系统采集压力，无色散失配影响，测量基准的稳定性得到提升。

2.本发明采用相位解调方案不受非线性展宽影响，鉴相精度高，为本发明提出调频非线性校正方案提供了保障。

3.利用气室对辅助干涉仪群延迟进行在线标定，将为系统提供更高精度的在线测量基准。

附图说明

图1为本发明系统光路示意图；

图2为为在线气室标定方案的频率图；

图3为补偿前后信噪比对比，其中(a)为补偿前的信噪比，(b)为完全校正后的信噪比。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统：

所述系统包括：气室校正模块、测量干涉仪以及辅助干涉仪；

其中测量干涉仪(测距干涉仪)光路部分主要用于目标绝对距离解算、辅助干涉仪光路用于提供调频非线性校正的相频坐标，辅助干涉仪的声光调制信号用以实施对辅助干涉仪信号的相位解调，气室校正模块光路部分用于在线标定辅助干涉仪的群延迟

实现扫频干涉拍信号的非线性校正。

所述气室校正模块包括扫频光源、保偏隔离器1、耦合器1、气体吸收室、耦合器2、耦合器4、气室和探测器2；

从扫频激光器输出的扫频光经过保偏隔离器1，输入到分光比为99：1的耦合器1，其中1％的扫频光进入气体吸收室，最后由探测器2接收由气体吸收室输出的信号，用于标定辅助干涉仪的光程差；

99％的扫频光进入分光比为95：5的耦合器2，作为辅助干涉仪和测量干涉仪的光源，其中95％的扫频光传输至耦合器3作为测量干涉仪的光源，5％的扫频光传输至耦合器4作为辅助干涉仪的光源。

所述测量干涉仪包括耦合器3、回光纤环形器、耦合器5、被测目标和探测器1；

在所述测量干涉仪中，分光比95：5耦合器3接收耦合器2传输的扫频光，其中95％的扫频光作为测量光进入测量干涉仪的测量臂，5％的扫频光作为参考光进入测量干涉仪的参考臂；

通过参考臂的光束直接进入分光比为50：50的耦合器5，测量光经过环形器后由聚焦镜组汇聚至目标表面，经目标表面反射的回光经过环形器，进入到分光比50：50的耦合器5；

最终，由探测器1接收测量干涉仪的测量光与参考光的干涉信号。

所述辅助干涉仪包括声光调制器1、声光调制器2、耦合器6和探测器3；

在所述所述辅助干涉仪中，分光比50：50耦合器4接收耦合器2传输的扫频光，50％的扫频光作为测量光进入辅助干涉仪的测量臂，另外50％的扫频光作为参考光进入辅助干涉仪的参考臂；

测量光经过声光调制器1后进入分光比50：50的耦合器6，参考光可经过声光调制器2(超外差)或不经过声光调制器2(外差)进入分光比50：50耦合器6，由探测器3接收辅助干涉仪测量光与参考光的干涉信号。

所述声光调制器为10MHz移频量的声光调制器。

所述系统还包括数据采集卡；

所述数据采集卡对探测器1、2、3的信号进行模数转换，并同步采集作为参考信号的声光调制信号，最终在计算机进行数据处理和分析，完成信号的校正。

一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正方法：

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1，通过图1所示光路同步采集测量干涉仪(测距干涉仪)信号、辅助干涉仪信号、气室信号和声光调制信号；

步骤2，利用辅助干涉仪信号和气室信号，采用在线气室标定方法实现对辅助干涉仪的L_f进行标定；

步骤3，对声光调制信号进行Hilbert变换生成一组正交基sr(n)、si(n)，令其分别与辅助干涉仪信号进行混频并低通滤波，对生成信号sr_f(n)、si_f(n)进行反正切解调、相位解包裹，得到辅助干涉仪相位

步骤4，将步骤3解调的辅助干涉仪相位

作为新采样坐标，按照采样顺序逐一替换时域坐标，利用三次样条插值等方法可将测量干涉仪信号的非均匀相位采样转换为均匀相位采样；

此时，重构后的测距干涉仪信号

的非线性效应已经得到了消除；

步骤5，利用测距干涉仪中的色散失配系数为常数这一特点，先根据实验参数设定色散失配系数的初值，通过调焦清晰度评价函数C(p)，对不同色散失配系数p下的校正结果进行评价，当调焦清晰度评价函数达到峰值点时，此时色散失配校正效果最佳；

步骤6，对经过非线性校正后的测距干涉仪信号进行谱分析得到测距干涉仪信号频率，利用在线气室标定结果，可将测距干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离，校正效果如图3所示。

调频非线性具体步骤为：

对声光调制信号进行Hilbert变换，获得用于解调辅助干涉仪信号相位的正交基，该正交基sr(n)、si(n)包含声光调制器频移信息；

sr(n)＝cos(2πf_AOMn)n＝1,2,3,…N (1)

si(n)＝sin(2πf_AOMn)n＝1,2,3,…N (2)

其中，f_AOM为声光频移；

利用上述产生的正交基分别与辅助干涉仪信号s_f(n)进行混频、低通滤波，获得用于辅助干涉仪信号相位解调的正交基sr_f(n)、si_f(n)，所述正交基包含辅助干涉仪信号相位

其中，LPF为低通滤波，f_g(n)为包含光纤色散的调频函数，R_f为辅助干涉仪的臂长差，c为光速；

将上述得到的正交基sr_f(n)、si_f(n)进行反正切解调、相位解包裹，可得到辅助干涉仪的相位

将辅助干涉仪信号相位

作为测距干涉仪信号s_m(n)的新坐标，此时可利用三次样条插值等方法构造等相位采样的测距干涉仪信号

其中，R_mf为测量干涉仪光纤臂长差，R_m0为目标在自由空间中的距离，f_air(n)为包含空气色散的调频函数，f₀为调频激光器初始光频，L_f为气室标定结果，

为辅助干涉仪提供的相频坐标，

为等相位采样下的采样间隔，

为调频激光器初始光频对应的光纤折射率，d_f为调频波段内的光纤色散系数；

如公式(6)所示，此时信号中的调频非线性对测量的影响已经得到了消除。

色散失配具体步骤为：

下面对色散失配对测量的影响进行消除，

中的色散失配项为二次项，并且二次项系数为常数，首先根据已知实验参数，设定色散失配补偿项

式中，p₀为二次项系数的初值；

由于实验参数存在误差，需要根据公式(7)中的二次项系数，设置步长，选取不同的色散二次项常数p，生成一系列色散补偿项

对公式(6)进行色散补偿：

公式(8)为经过以p为色散二次项常数补偿后的测量干涉仪信号；

选取调焦清晰度评价函数C(p)对色散失配补偿后的效果进行评估，给出最佳色散补偿项：

当C(p)取最大值时，此时的色散补偿项

能够最大程度的消除测距干涉仪中色散失配对测量的影响。

在线气室标定具体步骤为：

采用HCN气室提供1525nm～1565nm波长范围中的气体吸收峰对应K个绝对光频值Δf(m)与对应的K个采样m，同时根据K个采样m确定辅助干涉仪信号的K个相位

如图2所示；

利用辅助干涉仪信号的光频与相位的关系，对辅助干涉仪信号的光程L_f进行求解：

一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double datarate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambusRAM，DRRAM)。应注意，本发明描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，DVD))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disc，SSD))等。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

应注意，本申请实施例中的处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

以上对本发明所提出的一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统及校正方法，进行了详细介绍，对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正系统，其特征在于：

所述系统包括：气室校正模块、测量干涉仪以及辅助干涉仪；

其中测量干涉仪用于目标绝对距离解算、辅助干涉仪光路用于提供调频非线性校正的相频坐标，辅助干涉仪的声光调制信号用以实施对辅助干涉仪信号的相位解调，气室校正模块光路部分用于在线标定辅助干涉仪的群延迟

实现扫频干涉拍信号的非线性校正。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于：

所述气室校正模块包括扫频光源、保偏隔离器1、耦合器1、气体吸收室、耦合器2、耦合器4、气室和探测器2；

从扫频激光器输出的扫频光经过保偏隔离器1，输入到分光比为99：1的耦合器1，其中1％的扫频光进入气体吸收室，最后由探测器2接收由气体吸收室输出的信号，用于标定辅助干涉仪的光程差；

99％的扫频光进入分光比为95：5的耦合器2，作为辅助干涉仪和测量干涉仪的光源，其中95％的扫频光传输至耦合器3作为测量干涉仪的光源，5％的扫频光传输至耦合器4作为辅助干涉仪的光源。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于：

所述测量干涉仪包括耦合器3、环形器、耦合器5、被测目标和探测器1；

在所述测量干涉仪中，分光比95：5耦合器3接收耦合器2传输的扫频光，其中95％的扫频光作为测量光进入测量干涉仪的测量臂，5％的扫频光作为参考光进入测量干涉仪的参考臂；

通过参考臂的光束直接进入分光比为50：50的耦合器5，测量光经过环形器后由聚焦镜组汇聚至目标表面，经目标表面反射的回光经过环形器，进入到分光比50：50的耦合器5；

最终，由探测器1接收测量干涉仪的测量光与参考光的干涉信号。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于：

所述辅助干涉仪包括声光调制器1、声光调制器2、耦合器6和探测器3；

在所述所述辅助干涉仪中，分光比50：50耦合器4接收耦合器2传输的扫频光，50％的扫频光作为测量光进入辅助干涉仪的测量臂，另外50％的扫频光作为参考光进入辅助干涉仪的参考臂；

测量光经过声光调制器1后进入分光比50：50的耦合器6，参考光可经过声光调制器2或不经过声光调制器2进入分光比50：50耦合器6，由探测器3接收辅助干涉仪测量光与参考光的干涉信号。

5.根据权利要求4所述系统，其特征在于：

所述系统还包括数据采集卡；

所述数据采集卡对探测器1、2、3的信号进行模数转换，并同步采集作为参考信号的声光调制信号，最终在计算机进行数据处理和分析，完成信号的校正。

6.一种基于相位传递的扫频干涉拍信号非线性校正方法，其特征在于：

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1，同步采集测量干涉仪信号、辅助干涉仪信号、气室信号和声光调制信号；

步骤2，利用辅助干涉仪信号和气室信号，采用在线气室标定方法实现对辅助干涉仪的L_f进行标定；

步骤3，对声光调制信号进行Hilbert变换生成一组正交基sr(n)、si(n)，令其分别与辅助干涉仪信号进行混频并低通滤波，对生成信号sr_f(n)、si_f(n)进行反正切解调、相位解包裹，得到辅助干涉仪相位

步骤4，将步骤3解调的辅助干涉仪相位

作为新采样坐标，按照采样顺序逐一替换时域坐标，利用三次样条插值等方法可将测量干涉仪信号的非均匀相位采样转换为均匀相位采样；

此时，重构后的测距干涉仪信号

的非线性效应已经得到了消除；

步骤5，利用测距干涉仪中的色散失配系数为常数这一特点，先根据实验参数设定色散失配系数的初值，通过调焦清晰度评价函数C(p)，对不同色散失配系数p下的校正结果进行评价，当调焦清晰度评价函数达到峰值点时，此时色散失配校正效果最佳；

步骤6，对经过非线性校正后的测距干涉仪信号进行谱分析得到测距干涉仪信号频率，利用在线气室标定结果，可将测距干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于：

调频非线性具体步骤为：

对声光调制信号进行Hilbert变换，获得用于解调辅助干涉仪信号相位的正交基，该正交基sr(n)、si(n)包含声光调制器频移信息；

sr(n)＝cos(2πf_AOMn) n＝1,2,3,…N (1)

si(n)＝sin(2πf_AOMn) n＝1,2,3,…N (2)

其中，f_AOM为声光频移；

利用上述产生的正交基分别与辅助干涉仪信号s_f(n)进行混频、低通滤波，获得用辅助干涉仪信号相位解调的正交基sr_f(n)、si_f(n)，所述正交基包含辅助干涉仪信号相位

其中，LPF为低通滤波，f_g(n)为包含光纤色散的调频函数，R_f为辅助干涉仪的臂长差，c为光速；

将上述得到的正交基sr_f(n)、si_f(n)进行反正切解调、相位解包裹，可得到辅助干涉仪的相位

将辅助干涉仪信号相位

作为测距干涉仪信号s_m(n)的新坐标，此时可利用三次样条插值等方法构造等相位采样的测距干涉仪信号

其中，R_mf为测量干涉仪光纤臂长差，R_m0为目标在自由空间中的距离，f_air(n)为包含空气色散的调频函数，f₀为调频激光器初始光频，L_f为气室标定结果，

为辅助干涉仪提供的相频坐标，

为等相位采样下的采样间隔，n_gf0为调频激光器初始光频对应的光纤折射率，d_f为调频波段内的光纤色散系数；

如公式(6)所示，此时信号中的调频非线性对测量的影响已经得到了消除。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于：

色散失配具体步骤为：

下面对色散失配对测量的影响进行消除，

中的色散失配项为二次项，并且二次项系数为常数，首先根据已知实验参数，设定色散失配补偿项

式中，p₀为二次项系数的初值；

根据公式(7)中的二次项系数，设置步长，选取不同的色散二次项常数p，生成一系列色散补偿项

对公式(6)进行色散补偿：

公式(8)为经过以p为色散二次项常数补偿后的测量干涉仪信号；

选取调焦清晰度评价函数C(p)对色散失配补偿后的效果进行评估，给出最佳色散补偿项：

当C(p)取最大值时，此时的色散补偿项

能够最大程度的消除测距干涉仪中色散失配对测量的影响；

在线气室标定具体步骤为：

采用HCN气室提供的气体吸收峰对应K个绝对光频值Δf(m)与对应的K个采样m，同时根据K个采样m确定辅助干涉仪信号的K个相位

利用辅助干涉仪信号的光频与相位的关系，对辅助干涉仪信号的光程L_f进行求解：

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至8中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求6至8中任一项所述方法的步骤。

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