[发明专利]一种干涉测距方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光测距领域，特别涉及一种干涉测距方法及系统。

背景技术

在电子测距领域中已知各种原理和方法。例如向待测量目标发射诸如光的电磁辐射接着接收来自反向散射(back-scattering)的物体(理想情况下只是来自待测量目标)的一个或更多个回波，待测量目标可以同时具有反射(例如，回射器)和漫射反向散射特性。

接收之后，将可选的叠加回波信号与混频信号相叠加，由此来减小待分析信号的频率，从而降低了对于装置的费用。该混频可以按照与发送信号的零差方法来进行或按照与已知周期的周期性(特别为谐波)信号的零差方法来进行。因而，这些方法的不同之处在于，混频是与发送信号自身进行的或者是与具有它自己频率的谐波信号来进行的。该混频用于将接收的信号变换为较低频率并放大所述信号。然后，根据所得到的信号来确定经过时间(transittime)由此来确定(在所使用的辐射的传播速度已知的情况下)到待测量目标的距离。在外差干涉仪结构中，使用可调激光源来进行绝对距离测量。在原理最简单的实施方式中，激光源的光学频率的调整是线性进行的。将接收信号与源自所发射的光信号的第二信号进行叠加。所得到的外差混频产物、干涉图的拍频(beat frequency)是到目标物体的距离的量度。用于实现这些方法的装置通常利用信号发生器作为啁啾发生器，其将某个信号标记(impress)在可调制辐射源上。在光学范围内，通常使用可通过对外腔(例如布喇格光栅)或内腔(例如分布式反馈(DFB)或分布式布喇格反射器(DBR))进行调制而发生啁啾的激光器作为辐射源。在光学范围内，使用以下变频电路(down-circuit)方式连接有用于外差混频的检测器或正交检测器、A/D转换器和数字信号处理器的发射和接收光学系统来进行发送和接收。这种由测距仪发射的辐射经过信号发生器进行频率调制，使得波长λ形式的上升和下降斜坡根据时间而改变。但是，现有技术的这种调制或发射形式产生了时间分离(即，顺序)的上升和下降斜坡，从而导致测量速率减半并且在斜坡的时标内改变，或者相应的周期会导致误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的调制或发射形式中需要进行干涉的两束激光束产生了时间分离，从而导致测量速率减半并且在斜坡的时标内改变，或者相应的周期会导致误差。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种干涉测距方法，包括：

生成具有两个可分离的辐射分量的激光束，为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；

根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；

向所述待检测物体发射相位调制后的激光束，并接收从所述待检测物体反向散射的反射激光束；

将所述反射激光束转换为数字信号，将所述数字信号代入外差干涉方法中，计算所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离。

本发明的有益效果是：通过对辐射分量进行标记实现了对具有可分离的辐射分量的激光束的相位的调制，保证两个辐射分量以相反的相位进行干涉，接收完成相关干涉的反射激光束，并对其进行处理后计算得到激光束发射位置与待检测物体的距离，解决了现有技术中发射两束激光进行干涉测距的相关干涉不够彻底，导致检测数据误差较大的情况。

进一步，该干涉测距方法还包括：根据所述相位调制后的激光束的发射位置与所述待检测物体之间的距离随时间的变化曲线，得出所述待检测物体沿所述激光束的光轴方向的速度分量。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过实时检测的待检测物体的位置信息随时间的变化曲线，实现了对待检测物体沿激光束光轴方向的速度分量，为用户提供待检测物体的速度数据。

本发明还提供实现上述方法的一种干涉测距系统，包括：激光源、信号发生器、相位调制器、光发射组件、光接收组件、干涉测量仪和服务器；

所述激光源，用于生成一束具有两个可分离的辐射分量的激光束；

所述信号发生器，用于为所述激光束的两个可分离的辐射分量分别添加第一啁啾和第二啁啾进行标记，所述第一啁啾和第二啁啾相位相反；

所述相位调制器，用于根据所述第一啁啾和第二啁啾分别对所述激光束的两个可分离的辐射分量进行相位调制；

所述光发射组件，用于向所述待检测物体发射相位调制后的激光束；

所述光接收组件，用于接收从所述待检测物体反向散射的反射激光束；

所述干涉测量仪，用于将所述反射激光束转换为数字信号并发送到所述服务器，