CN116659394A - 一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 - Google Patents
一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116659394A CN116659394A CN202310668407.0A CN202310668407A CN116659394A CN 116659394 A CN116659394 A CN 116659394A CN 202310668407 A CN202310668407 A CN 202310668407A CN 116659394 A CN116659394 A CN 116659394A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- interferometer
- signal
- correction
- nonlinear
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 32
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 32
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 claims description 20
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 9
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 claims description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000002168 optical frequency-domain reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明是一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法。本发明涉及扫频干涉绝对距离测量技术领域，本发明在所经探测器光电转换，得到测量干涉仪信号im(n)；扫频光经过测量臂与参考臂后相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到校正干涉仪信号if(n)。所述数据采集卡对探测器电信号进行模数转换，在计算机对测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)进行数据处理和分析，完成信号校正。本发明解决了由校正干涉仪与测量干涉仪由臂长差不同引起的延迟不同步带来的扫频非线性同步误差造成的频谱恶化，导致测量分辨率和精度下降的问题。
Description
技术领域
本发明涉及扫频干涉绝对距离测量、FMCW、OFDR技术领域，是一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法。
背景技术
扫频干涉绝对距离测量精度受限于光源扫频非线性，得益于硬件或者软件的非线性校正方法，使扫频干涉测量在绝对距离测量领域中成为关键技术之一，然而非线性校正方法通常会受到种种限制，如扫频带宽、扫频非线性剧烈程度以及目标距离等因素影响，通常情况下，扫频非线性同步误差项将不能忽略，该影响将通过频谱恶化，进一步导致测量分辨率与测量精度下降。为此，急需设计一种针对扫频非线性同步误差的校正方法。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，本发明为解决扫频非线性中存在的扫频干涉非线性同步误差引起的测量分辨率与测量精度下降的问题，本发明提供一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法，本发明提供了以下技术方案：
一种基于延时重采样的非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，所述装置包括：测距光路、校正光路、数据采集与处理装置；
在所述测距光路中，测距干涉仪为马赫则德干涉仪，其测量臂中的扫频光经过聚焦镜组经待测目标反射后，原路返回与马赫则德干涉仪参考臂中的扫频光相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到测量干涉仪信号im(n)；
校正光路分别由扫频光源、校正干涉仪、探测器组成；校正光路为马赫则德干涉仪，扫频光经过测量臂与参考臂后相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到校正干涉仪信号if(n)。
优选地，数据采集与处理装置由采集卡与计算机组成；所述数据采集卡对探测器电信号进行模数转换，在计算机对测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)进行数据处理和分析，完成信号校正。
一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法，所述方法基于一种基于延时重采样的非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1：对测量干涉仪信号im(n)、校正干涉仪信号if(n)进行同步采样，其中n∈[0,N]，自然数，N为采样点数；
步骤2：对测量干涉仪光程差Lm进行粗测，利用测量干涉仪光程差粗测值L′m与校正干涉仪光程差Lf，确定扫频非线性同步误差校正离散延时量n′p，并对校正干涉仪信号if(n)进行n′p延时；
步骤3：对延时后的校正干涉仪信号if(n)进行相位解调，并依据解调相位构造等采样相位序列其中k∈[0,M]，自然数，M为相位序列点数；
步骤4：利用步骤3得到的等采样相位序列对测量干涉仪im(n)进行非线性校正，扫频干涉测量非线性同步误差得到有效抑制；
步骤5：对步骤4中得到的扫频非线性同步误差校正后的测量干涉仪信号进行谱分析得到其拍频频率，利用校正干涉仪的光程差Lf，将测量干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离Rm。
优选地，所述步骤1中具体为：
测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)通过下式表示：
其中，测量干涉仪与校正干涉仪的相位中均包含q阶非线性项，为测量干涉仪与校正干涉仪的常数相位，Lm、Lf为测量干涉仪与校正干涉仪光程差，ΔfTL(n)为扫频光源非线性。
优选地，所述步骤2具体为：
对测量干涉仪进行频谱分析，通过校正干涉仪光程差Lf将测量干涉仪的频谱转换为距离谱，根据距离谱上的目标峰最大值对应的光程差粗测值L′m，利用光程差Lf、真空中的光速c、采集卡采样率Fs，得到非线性同步误差校正时延量np，通过下式表示：
对公式(3)得到的np进行四舍五入得到整数n′p，对校正干涉仪进行n′p延时，由于的数值趋近于0，根据上述条件，得到延时后的校正干涉仪的近似结果，通过下式表示：
优选地，所述步骤3具体为：
对由步骤3得到的移相后的校正干涉仪进行相位解调：
对上式进行等间隔采样构造等采样相位序列相邻相位间隔为/>
优选地，所述步骤4具体为：
利用步骤4得到的等采样相位序列对步骤1得到的测量干涉仪信号进行重新采样，非线性校正后的测量干涉仪信号通过下式表示：
经过扫频干涉非线性同步误差校正后，测量干涉仪信号的非线性得到了抑制。
优选地，所述步骤5具体为：
对步骤4得到的校正后的测量干涉仪信号进行频谱分析，利用校正干涉仪光程Lf，将测量干涉仪信号频谱转换为距离谱，通过确定距离谱上的待测目标反射峰，读出待测目标反射峰最大值对应的横坐标，便可得到待测目标的绝对距离Rm。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法
一种计算机设备，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一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法
本发明具有以下有益效果：
本发明与现有技术相比：
本发明解决了由校正干涉仪与测量干涉仪由臂长差不同引起的延迟不同步带来的扫频非线性同步误差造成的频谱恶化，导致测量分辨率和精度下降的问题。本发明在延时参数计算过程无需使用测量干涉仪与校正干涉仪的光程差的精确值。本发明的延时措施不增加其他光路结构，同时该措施处理流程简单、易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明装置结构示意图；
图2是全局频谱校正仿真效果图；(蓝线为非线性校正前、红线为非线性校正后，Rm为目标待测距离，蓝色文字代表校正前真值误差，红色文字代表校正后真值误差)；
图3是目标峰局部频谱校正仿真效果图。(蓝线为非线性校正前、红线非线性校正后)。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
具体实施例一：
根据图1至图3所示，本发明为解决上述技术问题采取的具体优化技术方案是：
本发明提供一种基于延时重采样的非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，所述装置包括：测距光路、校正光路、数据采集与处理装置；
在所述测距光路中，测距干涉仪为马赫则德干涉仪，其测量臂中的扫频光经过聚焦镜组经待测目标反射后，原路返回与马赫则德干涉仪参考臂中的扫频光相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到测量干涉仪信号im(n)；
校正光路分别由扫频光源、校正干涉仪、探测器组成；校正光路为马赫则德干涉仪，扫频光经过测量臂与参考臂后相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到校正干涉仪信号if(n)。
具体实施例二：
本申请实施例二与实施例一的区别仅在于：
数据采集与处理装置由采集卡与计算机组成；所述数据采集卡对探测器电信号进行模数转换，在计算机对测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)进行数据处理和分析，完成信号校正。
具体实施例三：
本申请实施例三与实施例二的区别仅在于：
一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法，所述方法基于一种基于延时重采样的非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1：对测量干涉仪信号im(n)、校正干涉仪信号if(n)进行同步采样，其中n∈[0,N]，自然数，N为采样点数；
步骤2：对测量干涉仪光程差Lm进行粗测，利用测量干涉仪光程差粗测值L′m与校正干涉仪光程差Lf，确定扫频非线性同步误差校正离散延时量n′p，并对校正干涉仪信号if(n)进行n′p延时；
步骤3：对延时后的校正干涉仪信号if(n)进行相位解调，并依据解调相位构造等采样相位序列其中k∈[0,M]，自然数，M为相位序列点数；
步骤4：利用步骤3得到的等采样相位序列对测量干涉仪im(n)进行非线性校正，扫频干涉测量非线性同步误差得到有效抑制；
步骤5：对步骤4中得到的扫频非线性同步误差校正后的测量干涉仪信号进行谱分析得到其拍频频率，利用校正干涉仪的光程差Lf，将测量干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离Rm。
具体实施例四：
本申请实施例四与实施例三的区别仅在于：
所述步骤1中具体为：
测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)通过下式表示：
其中，测量干涉仪与校正干涉仪的相位中均包含q阶非线性项，为测量干涉仪与校正干涉仪的常数相位，Lm、Lf为测量干涉仪与校正干涉仪光程差，ΔfTL(n)为扫频光源非线性。
具体实施例五：
本申请实施例五与实施例四的区别仅在于：
所述步骤2具体为：
对测量干涉仪进行频谱分析，通过校正干涉仪光程差Lf将测量干涉仪的频谱转换为距离谱，根据距离谱上的目标峰最大值对应的光程差粗测值L′m，利用光程差Lf、真空中的光速c、采集卡采样率Fs，得到非线性同步误差校正时延量np，通过下式表示：
对公式(3)得到的np进行四舍五入得到整数n′p，对校正干涉仪进行n′p延时，由于的数值趋近于0，根据上述条件，得到延时后的校正干涉仪的近似结果，通过下式表示：
具体实施例六：
本申请实施例六与实施例五的区别仅在于：
所述步骤3具体为：
对由步骤3得到的移相后的校正干涉仪进行相位解调：
对上式进行等间隔采样构造等采样相位序列相邻相位间隔为/>
具体实施例七：
本申请实施例七与实施例六的区别仅在于：
所述步骤4具体为：
利用步骤4得到的等采样相位序列对步骤1得到的测量干涉仪信号进行重新采样，非线性校正后的测量干涉仪信号通过下式表示：
经过扫频干涉非线性同步误差校正后，测量干涉仪信号的非线性得到了抑制。
具体实施例八：
本申请实施例八与实施例七的区别仅在于：
所述步骤5具体为：
对步骤4得到的校正后的测量干涉仪信号进行频谱分析，利用校正干涉仪光程Lf，将测量干涉仪信号频谱转换为距离谱，通过确定距离谱上的待测目标反射峰，读出待测目标反射峰最大值对应的横坐标，便可具体实施例九：
本申请实施例九与实施例八的区别仅在于：
本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法。
具体实施例十：
本申请实施例十与实施例九的区别仅在于：
本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其所述处理器执行所述计算机程序时实现一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法。
一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法，包含以下步骤：
1.对测量干涉仪信号im(n)、校正干涉仪信号if(n)进行同步采样(n∈[0,N]，自然数，N为采样点数)；
2.对测量干涉仪光程差Lm进行粗测，利用测量干涉仪光程差粗测值L′m与校正干涉仪光程差Lf，确定扫频非线性同步误差校正离散延时量n′p，并对校正干涉仪信号if(n)进行n′p延时。
3.对延时后的校正干涉仪信号if(n)进行相位解调，并依据解调相位构造等采样相位序列其中k∈[0,M]，自然数，M为相位序列点数；
4.利用步骤3得到的等采样相位序列对测量干涉仪im(n)进行非线性校正，扫频干涉测量非线性同步误差得到有效抑制。
5.对步骤4中得到的扫频非线性同步误差校正后的测量干涉仪信号进行谱分析得到其拍频频率，利用校正干涉仪的光程差Lf，可将测量干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离Rm。
步骤1按照如图1所示系统结构搭建扫频干涉测量系统，测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)数学表达如公式所示：
公式～中，测量干涉仪与校正干涉仪的相位中均包含q阶非线性项，为测量干涉仪与校正干涉仪的常数相位，Lm、Lf为测量干涉仪与校正干涉仪光程差，ΔfTL(n)为扫频光源非线性。
步骤2的具体步骤如下：
对测量干涉仪进行频谱分析，通过校正干涉仪光程差Lf将测量干涉仪的频谱转换为距离谱，根据距离谱上的目标峰最大值对应的光程差粗测值L′m，利用光程差Lf、真空中的光速c、采集卡采样率Fs，根据公式就可以得到非线性同步误差校正时延量np：
对公式(3)得到的np进行四舍五入得到整数n′p，对校正干涉仪进行n′p延时，由于的数值趋近于0，根据上述条件，可以得到延时后的校正干涉仪的近似结果：
步骤3的具体步骤如下：
对由步骤3得到的移相后的校正干涉仪进行相位解调：
对上式进行等间隔采样构造等采样相位序列相邻相位间隔为/>
步骤4的具体步骤如下：
利用步骤4得到的等采样相位序列对步骤1得到的测量干涉仪信号进行重新采样，非线性校正后的测量干涉仪信号：
经过扫频干涉非线性同步误差校正后，测量干涉仪信号的非线性已经得到了抑制。
步骤5的具体步骤如下：
对步骤4得到的校正后的测量干涉仪信号进行频谱分析，利用校正干涉仪光程Lf，将测量干涉仪信号频谱转换为距离谱，通过确定距离谱上的待测目标反射峰，读出待测目标反射峰最大值对应的横坐标，便可得到待测目标的绝对距离。本实施例中的测量干涉仪光程差40m、80m、120m、160m，校正干涉仪光程差20m，校正前后效果如图2、3所示，仿真图中可见校正前后不仅频谱得到改善(消除伪目标的影响、信噪比提升到30dB)，同时精度也实现了提升。
所述测量系统包括测距光路、校正光路、数据采集与处理三个部分：
其中测距光路用于确定待测目标的绝对距离、校正光路用于校正扫频非线性、数据采集与处理用于实现扫频干涉测量非线性同步误差校正。
测距光路分别由扫频光源、测距干涉仪、聚焦镜组、待测目标、探测器组成；
在所述测距光路中，测距干涉仪为马赫则德干涉仪，其测量臂中的扫频光经过聚焦镜组经待测目标反射后，原路返回与马赫则德干涉仪参考臂中的扫频光相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到测量干涉仪信号im(n)。
校正光路分别由扫频光源、校正干涉仪、探测器组成；
在所述校正光路中，校正光路为马赫则德干涉仪，扫频光经过测量臂与参考臂后相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到校正干涉仪信号if(n)。
进一步地，所述系统还包括数据采集与处理，由采集卡与计算机组成；
所述数据采集卡对探测器电信号进行模数转换，最终在计算机对测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)进行数据处理和分析，完成信号校正。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
以上所述仅是一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法的优选实施方式，一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于延时重采样的非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，其特征是：所述装置包括：测距光路、校正光路、数据采集与处理装置；
在所述测距光路中，测距干涉仪为马赫则德干涉仪，其测量臂中的扫频光经过聚焦镜组经待测目标反射后，原路返回与马赫则德干涉仪参考臂中的扫频光相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到测量干涉仪信号im(n)；
校正光路分别由扫频光源、校正干涉仪、探测器组成；校正光路为马赫则德干涉仪，扫频光经过测量臂与参考臂后相遇完成干涉信号叠加，经探测器光电转换，得到校正干涉仪信号if(n)。
2.根据权利要求1所述的一种基于延时重采样的非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，其特征是：
数据采集与处理装置由采集卡与计算机组成；所述数据采集卡对探测器电信号进行模数转换，在计算机对测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)进行数据处理和分析，完成信号校正。
3.一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法，所述方法基于如权利要求1所述的一种基于延时重采样的测量非线性同步误差校正扫频干涉测量装置，其特征是：所述方法包括以下步骤：
步骤1：对测量干涉仪信号im(n)、校正干涉仪信号if(n)进行同步采样，其中n∈[0,N]，自然数，N为采样点数；
步骤2：对测量干涉仪光程差Lm进行粗测，利用测量干涉仪光程差粗测值L′m与校正干涉仪光程差Lf，确定扫频非线性同步误差校正离散延时量n′p，并对校正干涉仪信号if(n)进行n′p延时；
步骤3：对延时后的校正干涉仪信号if(n)进行相位解调，并依据解调相位构造等采样相位序列其中k∈[0,M]，自然数，M为相位序列点数；
步骤4：利用步骤3得到的等采样相位序列对测量干涉仪im(n)进行非线性校正，扫频干涉测量非线性同步误差得到有效抑制；
步骤5：对步骤4中得到的扫频非线性同步误差校正后的测量干涉仪信号进行谱分析得到其拍频频率，利用校正干涉仪的光程差Lf，将测量干涉仪信号频率转换为目标的绝对距离Rm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是：所述步骤1中具体为：
测量干涉仪信号im(n)与校正干涉仪信号if(n)通过下式表示：
其中，测量干涉仪与校正干涉仪的相位中均包含q阶非线性项，为测量干涉仪与校正干涉仪的常数相位，Lm、Lf为测量干涉仪与校正干涉仪光程差，ΔfTL(n)为扫频光源非线性。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤2具体为：
对测量干涉仪进行频谱分析，通过校正干涉仪光程差Lf将测量干涉仪的频谱转换为距离谱，根据距离谱上的目标峰最大值对应的光程差粗测值L′m，利用光程差Lf、真空中的光速c、采集卡采样率Fs，得到非线性同步误差校正时延量np，通过下式表示：
对公式(3)得到的np进行四舍五入得到整数n′p，对校正干涉仪进行n′p延时，由于的数值趋近于0，根据上述条件，得到延时后的校正干涉仪的近似结果，通过下式表示：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述步骤3具体为：
对由步骤3得到的移相后的校正干涉仪进行相位解调：
对上式进行等间隔采样构造等采样相位序列相邻相位间隔为/>
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤4具体为：
利用步骤4得到的等采样相位序列对步骤1得到的测量干涉仪信号进行重新采样，非线性校正后的测量干涉仪信号通过下式表示：
经过扫频干涉非线性同步误差校正后，测量干涉仪信号的非线性得到了抑制。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述步骤5具体为：
对步骤4得到的校正后的测量干涉仪信号进行频谱分析，利用校正干涉仪光程Lf，将测量干涉仪信号频谱转换为距离谱，通过确定距离谱上的待测目标反射峰，读出待测目标反射峰最大值对应的横坐标，便可得到待测目标的绝对距离Rm。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求3-8的方法。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征是：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求3-8的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310668407.0A CN116659394B (zh) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310668407.0A CN116659394B (zh) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116659394A true CN116659394A (zh) | 2023-08-29 |
| CN116659394B CN116659394B (zh) | 2024-03-01 |
Family
ID=87709396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310668407.0A Active CN116659394B (zh) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116659394B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100097615A1 (en) * | 2007-02-28 | 2010-04-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical Reflectometry and Optical Reflectometer |
| CN103070669A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-01 | 杭州电子科技大学 | 一种基于级联马赫曾德干涉仪的光谱相位校准系统及方法 |
| CN106840221A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 基于色散马赫曾德尔干涉的光纤光栅解调装置及方法 |
| CN109031222A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-18 | 中国科学院电子学研究所 | 重航过阵列合成孔径雷达三维成像运动误差补偿方法 |
| CN111504176A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 浙江大学 | 一种基于两级执行器结构的大光程闭环测量系统 |
| CN111948664A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-17 | 中国科学院光电技术研究所 | 基于色散系数调制的调频连续波激光雷达色散补偿方法 |
| CN112946611A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法 |
| CN113029034A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-25 | 中国计量大学 | 激光扫频干涉测量的非线性校正与量程扩展装置及方法 |
| CN114667719A (zh) * | 2019-11-19 | 2022-06-24 | 大众汽车股份公司 | 用于otfs导频干扰检测的差分功率分析 |
| CN115327565A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-11 | 哈尔滨工业大学 | 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 |
-
2023
- 2023-06-07 CN CN202310668407.0A patent/CN116659394B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100097615A1 (en) * | 2007-02-28 | 2010-04-22 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical Reflectometry and Optical Reflectometer |
| CN103070669A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-01 | 杭州电子科技大学 | 一种基于级联马赫曾德干涉仪的光谱相位校准系统及方法 |
| CN106840221A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 基于色散马赫曾德尔干涉的光纤光栅解调装置及方法 |
| CN109031222A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-18 | 中国科学院电子学研究所 | 重航过阵列合成孔径雷达三维成像运动误差补偿方法 |
| CN114667719A (zh) * | 2019-11-19 | 2022-06-24 | 大众汽车股份公司 | 用于otfs导频干扰检测的差分功率分析 |
| CN111504176A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 浙江大学 | 一种基于两级执行器结构的大光程闭环测量系统 |
| CN111948664A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-17 | 中国科学院光电技术研究所 | 基于色散系数调制的调频连续波激光雷达色散补偿方法 |
| CN112946611A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法 |
| CN113029034A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-25 | 中国计量大学 | 激光扫频干涉测量的非线性校正与量程扩展装置及方法 |
| CN115327565A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-11 | 哈尔滨工业大学 | 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 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| LU CHENG: "Dynamic nonlinearity errors in laser Doppler vibrometer measurements induced by environmental vibration and error correction", 《OPTICS EXPRESS》 * |
| 史春钊: "基于相位补偿的调频连续波大长度测距中的色散校正", 《红外与毫米波学报》 * |
| 甘雨: "图像超分辨率重建算法综述", 《计算机工程与应用》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116659394B (zh) | 2024-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101825660B (zh) | 欠采样下的正弦信号频率的高效测量方法及实施装置 | |
| CN110068828B (zh) | 基于激光调频连续波远距离测距的装置及色散补偿方法 | |
| CN110487313B (zh) | 光频域反射技术中光源扫频非线性自校正方法 | |
| CN110940371B (zh) | 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备 | |
| Kang et al. | Phase difference correction method for phase and frequency in spectral analysis | |
| CN102168996B (zh) | 光电式编码器 | |
| CN105259548B (zh) | 一种用于fmcw绝对距离测量技术中色散失配校正方法 | |
| CN112946611B (zh) | 基于相似三角插值采样的扫频非线性矫正测距方法 | |
| KR101514679B1 (ko) | 상태 변분 원리를 이용한 진동 변위 측정 방법 | |
| CN115327565B (zh) | 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 | |
| CN112923960A (zh) | 用于校正非线性调谐效应的光纤参数测量装置 | |
| CN115979324A (zh) | 一种磁编码器的非线性校准方法及装置 | |
| US20220196383A1 (en) | High-resolution phase detection method and system based on plane grating laser interferometer | |
| CN116659394B (zh) | 一种基于延时重采样的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 | |
| CN116659395B (zh) | 一种基于相位补偿的扫频干涉测量非线性同步误差校正方法 | |
| US6484120B1 (en) | Position detection data generating method and apparatus based on phase shift principle | |
| CN112462380A (zh) | 一种基于激光调频连续波远距离测距的色散补偿方法 | |
| CN101476871B (zh) | 一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法 | |
| Lay | Phase calibration and water vapor radiometry for millimeter-wave arrays | |
| EP3447505B1 (en) | Phase measurement device and instrument in which phase measurement device is applied | |
| CN114624513A (zh) | 周期信号的抗谐波干扰的相位检测方法及装置 | |
| RU2683378C1 (ru) | Способ цифровой демодуляции сигналов фазового волоконно-оптического датчика | |
| CN116105609A (zh) | 一种基于线阵ccd的位移测量方法 | |
| CN109932678B (zh) | 一种干涉仪测向误差分布快速估计方法及系统 | |
| Monteiro et al. | Analytical design of dual-tone signal for ADC phase-plane testing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |