[发明专利]一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法，它包括以下步骤：

1)设置一包括有双频激光器、位移测量系统、回馈外腔和外腔调制稳频系统的激光回馈位移测量系统；所述位移测量系统包括有信号处理系统和位移显示器，所述回馈外腔包括有凹面回馈镜，所述回馈镜的平面一侧固定连接压电陶瓷；所述外腔调制稳频系统包括有驱动电路、稳频控制电路、光电池、分光镜、沃拉斯顿棱镜、最小值查询单元和清零补偿单元，且在所述双频激光器的整个激光增益管外表面周向缠绕有电阻丝；

2)将所述压电陶瓷固定在被测目标上，所述双频激光器输出的激光沿着激光轴线方向分别向所述分光镜和回馈镜传播；

3)所述驱动电路将周期性三角波电压信号发送到所述压电陶瓷，所述压电陶瓷在电压信号作用下做伸缩运动的同时推动所述回馈镜做往复运动；

4)启动所述最小值查询单元在三角波电压的每个驱动周期内查找测量基准点，并将每个驱动周期内查找得到的最小值发送到所述位移显示器进行显示；

5)所述稳频控制电路发送稳频信号控制所述电阻丝对激光增益管进行间断性加热，使双频激光器的腔长发生变化，以调节双频激光器处于稳频状态；

6)测量位移前，对所述位移显示器进行清零操作，具体操作为：

①清零操作时，如果位移显示器显示的数值为0，则不需要进行补偿；

②清零操作时，如果位移显示器显示的数值不为0，则启动清零补偿单元调用最小值查询单元进行清零补偿，将位移显示器显示的数值补偿为0；

7)位移测量系统开始计数对被测目标进行位移测量，当被测目标运动完成后，信号处理系统将测得的位移值发送到最小值查询单元，查找三角波电压驱动周期内驱动电压为0的位移值，并将此位移值发送到位移显示器中显示。

2.如权利要求1所述的一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法，其特征在于：所述最小值查询单元的具体过程为：在所述压电陶瓷的三角波电压信号的一个驱动周期内，最小值查询单元等时间间隔采集位移测量数据L₁，L₂…L_n，并不断比较L₂和L₁的大小，若L₂大于L₁则记录L₁，若L₂小于L₁则记录L₂，依次将后续采集的位移数据与已记录的值进行比较，寻找一个驱动周期内的最小值；当被测目标没有发生位移时，所述压电陶瓷在每个驱动周期内最小值都为0，所以位移显示器显示的数值为0；当被测目标发生位移时，每个驱动周期内查找得到的最小值为位移变化的叠加值，则位移显示器显示的数值不断累加；当被测目标运动完成后，最小值查询单元在驱动周期内查找得到的最小值为消除了压电陶瓷附加位移后的被测目标的实际位移值，位移显示器显示实际位移值。

3.如权利要求1所述的一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法，其特征在于：所述步骤5)的具体过程为：所述双频激光器发出的激光经所述分光镜后的反射光经所述沃拉斯顿棱镜后形成两路偏振方向垂直的光信号分别被光电池接收，两光电池将采集的光信号分别发送到稳频控制电路中，稳频控制电路对接收的两路光信号依次经光电转换及放大、RC滤波、电压比较后获得这两路光信号的差值信号，将此差值信号作为稳频信号发送到PWM调制换电路转换为一方波电压信号，稳频控制电路将方波电压信号作为通断信号控制电阻丝对激光增益管进行间断性加热，激光增益管受热膨胀，使双频激光器的凹面腔镜向左侧移动，双频激光器的腔长发生变化，当两个光电池采集的光信号经过稳频控制电路处理后得到的差值为0时，则双频激光器处于稳频状态。