[发明专利]基于双通道正交锁相解调的光学非线性误差测量方法及装置

摘要

基于双通道正交锁相解调的光学非线性误差测量方法及装置属于激光测量领域，本发明将外差激光干涉仪的两路输出信号分别接入可编程逻辑器件，利用可编程逻辑器件内部产生的信号作为正交锁相的参考信号，并通过两次正交混频进行非线性误差位相解调。本发明适用于实时测量外差激光干涉系统的光学非线性误差，不受被测物体运动状态限制，测量精度在皮米量级；并且利用两次正交混频代替了反正切算法，提高了算法效率。

主权项

1.基于双通道正交锁相解调的光学非线性误差测量方法，其特征在于利用可编程逻辑器件内部产生的信号作为正交锁相的参考信号，并通过两次正交混频进行非线性误差位相解调，该方法包含以下步骤：(1)双频激光干涉仪输出的参考光信号和测量光信号经过光电转换和模数转换转化为参考电信号fr和测量电信号fm，输入到可编程逻辑器件；(2)参考电信号fr分别与可编程逻辑器件内部生成的正弦信号fsin和余弦信号fcos做乘法混频运算，经低通滤波后分别得到参考电信号fr和正弦信号fsin的差频信号sinR，以及参考电信号fr和余弦信号fcos的差频信号cosR；(3)测量电信号fm分别与可编程逻辑器件内部生成的正弦信号fsin和余弦信号fcos做乘法混频运算，经低通滤波器分别得到测量电信号fm和正弦信号fsin的差频信号sinM以及测量电信号fm和余弦信号fcos的差频信号cosM；(4)将sinR和cosR以及sinM和cosM进行交叉乘法混频运算，得到四路混频信号sinRcosM，cosRsinM，sinRsinM，cosRcosM，将sinRsinM和cosRcosM相加得到包含光学非线性误差的余弦分量C(t)，将sinRcosM和cosRsinM相减得到包含光学非线性误差的正弦分量S(t)；(5)将余弦分量C(t)和正弦分量S(t)作如下运算T(t)＝[C(t)2+S(t)2]1/2ΔL_nonlin即为双频激光干涉仪的光学非线性误差，其中T(t)和分别是信号幅值和相位，K为光学细分数，λ是激光波长。