[发明专利]二维位移测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种二维位移测量装置，其特征在于，所述二维位移测量装置包括：

激光器，用于输出偏振激光；

分光移频模块，设置于从激光器出射的偏振激光的光路上，用于将偏振激光进行分光并实现差动移频，形成至少两束光，包括第一光束I₁和第二光束I₂，且两束光频率不同；

汇聚模块，设置于从分光移频模块出射的至少两束光的光路上，用于对至少两束光进行汇聚后入射至待测目标上，且两束光在待测目标上相交，并接收被待测目标散射返回的激光，使返回的激光进入激光器，以对激光器的输出激光的光强进行调制；其中，使返回的激光进入激光器，包括：使所述第一光束I₁沿所述第二光束I₂的入射光路返回激光器，使所述第二光束I₂沿所述第一光束I₁的入射光路返回激光器，以及使所述第一光束I₁沿所述第一光束I₁的入射光路返回激光器；

信号检测模块，设置于从激光器出射的偏振激光的光路上，用于对激光器输出激光的光强进行检测并转换为电信号；

信号处理模块，包括信号处理单元和数据处理单元，所述信号处理单元与所述信号检测模块连接，用于对信号检测模块输出的电信号进行预处理及同步相位解调，所述数据处理单元与所述信号处理单元连接，用于对解调出的相位进行数据处理及计算，获得离面位移及面内位移。

2.根据权利要求1所述的二维位移测量装置，其特征在于，所述分光移频模块包括移频单元，所述移频单元用于对入射到分光移频模块的激光进行差动移频，形成频率不同的至少两束光。

3.根据权利要求2所述的二维位移测量装置，其特征在于，所述分光移频模块还包括分光单元，所述分光单元用于对入射到分光移频模块的激光进行分光后，入射到移频单元。

4.根据权利要求3所述的二维位移测量装置，其特征在于，所述分光单元用于将入射的激光分为透射光及反射光，所述分光移频模块设置于透射光的光路上，用于对透射光移频后入射到待测目标表面，所述反射光未经移频入射到待测目标表面。

5.根据权利要求2所述的二维位移测量装置，其特征在于，进入移频单元的激光经过所述移频单元分为零级光及移频光，所述零级光及移频光经过汇聚模块汇聚后入射到待测目标表面。

6.一种利用权利要求1-5中任意一项所述的二维位移测量装置测量位移的方法，其特征在于，所述方法包括：

调整二维位移测量装置，使位移装置出射的所述第一光束I₁、所述第二光束I₂形成的交点位于待测目标表面；

沿所述第二光束I₂的入射光路返回激光器的所述第一光束I₁以及沿所述第一光束I₁的入射光路返回激光器的所述第二光束I₂被分光移频模块移频，作为第一测量回馈信号f₁；沿所述第一光束I₁的入射光路返回激光器的所述第一光束I₁，作为第三光束I₃，所述第三光束I₃被分光移频模块移频，作为第二测量回馈信号f₂；

获取待测目标移动引起的第一测量回馈信号f₁的相位变化及第二测量回馈信号f₂的相位变化

根据相位变化和计算获得待测目标的离面位移和面内位移。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述移频单元包括第一移频器及第二移频器，所述第一移频器的移频量为ω₁，所述第二移频器的移频量为ω₂，则所述第一测量回馈信号f₁为ω₁-ω₂，所述第二测量回馈信号f₂的移频量为2(|ω₁-ω₂|)。