基于相位解卷的位移测量系统

金岩华; 叶会英; 孙瑶

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.007

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于相位解卷的位移测量系统

金岩华 , 叶会英 , 孙瑶

文章导航 > 激光技术 > 2009 > 33(4): 359-361,365

引用本文:

Citation:

基于相位解卷的位移测量系统

1.
郑州大学, 信息工程学院, 郑州, 450052

作者简介: 金岩华(1982- ),女,硕士研究生,主要研究方向为激光测量..

通讯作者: 叶会英, iehyye@zzu.edu.cn ;

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(60871031)
中图分类号: TN247

Displacement measurement system based on phase unwrapping

1.
School of Information Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China

Corresponding author: YE Hui-ying, iehyye@zzu.edu.cn ;

CLC number: TN247

摘要: 为了实现适度光反馈机制下对微位移进行测量的目的,采用了相位解卷的位移测量方法。该方法是在对系统参量C和α进行提前分离测量的基础上,通过寻找自混合干涉信号的特殊点,即峰值点、谷值点及转折点,恢复了含光反馈时的外腔相位,对外腔相位进行进一步的处理得到了外部运动物体的位移信息。仿真分析及实验结果验证了该测量方法的可行性。结果表明,对于十几微米的振动,该系统的测量误差仅为±30nm。这一结果对高精度微位移及微振动的测量是有帮助的。
- 测量与计量 /
- 干涉 /
- 位移测量 /
- 相位解卷 /
- 特殊点
Abstract: In order to measure the displacement under the condition of moderate optical feedback self-mixing interference,a displacement measurement method based on phase unwrapping was introduced. Firstly,the system parameters C and α were measured respectively. Secondly,the external cavity phase with optical feedback was recovered after finding the special points of self-mixing interference signal,namely the peak,valley and transition points. Finally,the displacement information of the external moving object was obtained after processing the external cavity phase. Simulation and experimental results proved its feasibility. Experiment results show that the error of the system is ±30nm within the oscillating displacement up to 10 μm. This method is helpful for high precision measurement of micro displacement and vibration.
- measurement and metrology /
- interference /
- displacement measurement /
- phase unwrapping /
- special point

[1]	SCALISE L,YU Y G,GUIDO G.Self-mixing laser diode velocimetry:application to vibration and velocity measurement[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2004,53(1):223-232.
[2]	SABINA M,SILVANO D.Reconstruction of displacement waveforms with a single-channel laser-diode feedback interferometer[J].IEEE J Q E,1997,33(4):527-531.
[3]	YU Y G,QIANG X F.A differential displacement system using laser self-mixing interference effect[J].Acta Optica of Sinica,1999,19(9):1269-1273(in Chinese).
[4]	YU Y G,YAO J Q,YE H Y.A self-mixing interference structures including the pre-feedback used for measuring displacement[J].Acta Optica of Sinica,2002,22(3):308-312(in Chinese).
[5]	WANG M.Fourier transform method for self-mixing interferometer signal analysis[J] Optics & Laser Technology,2001,33(6):409-416.
[6]	WEI L,XI J T,YU Y G,et al.Phase unwrapping of self-mixing signals observed in optical feedback interferometry for displacement measurement[C]//International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communications.Yonago,Japan:IEEE,2006:780-783.
[7]	NORIHIKO T.Active heterodyne interferometric dispacement measurement using optical feedback effects of laser diode[J].Opt Engng,1996,35(3):802-807.
[8]	YOSHINO T,NARA M,MNATZAKANIAN S.Laser diode feedback interferometer for stabilization and displacement measurements[J].Appl Opt,1987,26(5):892-897.
[9]	YU Y G,GUIDO G,SILVANO D.Measurement of the linewidth enhancement factor of semiconductor lasers based on the optical feedback selfmixing effect[J].IEEE Photonics Technology Letters,2004,16(4):990-992.
[10]	XI J T,YU Y G,CHCHARO J F,et al.Estimating the parameters of semiconductor lasers based on weak optical feedback self-mixing interferometry[J].IEEE J Q E,2005,41(8):1058-1064.
[11]	LI Sh Y,YU Y G,YE H Y,et al.The estmation of the parameters in the model of the self-mixing effect in semiconductor lasers[J].Laser Technology,2005,29(5):519-521(in Chinese).

[1]	李振有 , 禹延光 , 叶会英 . 基于适度光反馈自混合干涉技术的微位移测量. 激光技术, 2008, 32(5): 499-501,516.
[2]	李恒鹤 , 马森 , 谢芳 . 高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究. 激光技术, 2012, 36(6): 738-741. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.007
[3]	王芳 , 齐向东 . 高精度控制光电光栅刻划机的光栅外差干涉仪. 激光技术, 2008, 32(5): 474-476,526.
[4]	郝殿中 , 吴福全 , 孔伟金 . 干涉法测量晶体的折射率. 激光技术, 2003, 27(5): 407-408.
[5]	赵育良 , 许兆林 , 李开端 . 基于CCD的激光微位移测量系统研究. 激光技术, 2003, 27(1): 73-75.
[6]	马亚云 , 赵冬娥 , 张斌 . 共路外差干涉测量液晶空间光调制器相位特性. 激光技术, 2021, 45(5): 614-619. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.05.013
[7]	吴舒哲 , 唐嘉 , 熊亮 , 黄佐华 . 一种基于共轴干涉的相位物体定量成像技术. 激光技术, 2017, 41(2): 275-279. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.026
[8]	王国超 , 颜树华 , 高雷 , 谢学东 , 田震 . 光栅干涉位移测量技术发展综述. 激光技术, 2010, 34(5): 661-664,716. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.023
[9]	程瑞学 , 芦恒 , 杨亚萍 , 王芳 . 基于光纤腔衰荡光谱的浓度和温度测量. 激光技术, 2018, 42(4): 482-486. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.010
[10]	朱红伟 , 叶会英 . 光反馈自混合干涉系统反馈水平的研究与测量. 激光技术, 2010, 34(6): 847-850. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.034
[11]	刘佳敏 , 陶泽 , 张传维 , 刘世元 . 紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制. 激光技术, 2016, 40(4): 472-475. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.003
[12]	杜志广 , 颜树华 , 林存宝 , 王国超 , 魏春华 . 双路信号相位同步测量系统设计与实现. 激光技术, 2016, 40(3): 315-319. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.003
[13]	彭敦云 , 宋连科 , 栗开婷 , 郭文静 . 偏光干涉法测量液晶的双折射率. 激光技术, 2014, 38(3): 422-424. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.030
[14]	李建民 , 王蕴芬 , 田野 , 牛振凤 , 刘伟东 , 韩冰 , 刘钰 , 马艳丽 . 基于远场干涉测量棱镜内气泡直径. 激光技术, 2010, 34(1): 67-70. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.019
[15]	唐朝伟 , 邵艳清 , 何国田 , 张鹏 , 张旭详 , 赵丽娟 , 傅明怡 . 双折射晶体厚度干涉测量技术的研究. 激光技术, 2008, 32(5): 521-522,530.
[16]	刘旭 , 任寰 , 于德强 , 杨一 , 郑芳兰 . 干涉法测量光学材料光学非均匀性. 激光技术, 2011, 35(2): 189-192. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.013
[17]	李儒颂 , 马红梅 , 叶文江 . 基于迈克尔逊干涉液晶双折射率的测量方法设计. 激光技术, 2016, 40(4): 487-490. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.007
[18]	王喜宝 , 宋连科 , 朱化凤 , 郝殿中 , 蔡君古 . 连续偏光干涉法测量波片宽波段延迟量变化. 激光技术, 2012, 36(2): 255-257,261. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.028
[19]	杨初平 , 刘建斌 , 谭穗妍 , 翁嘉文 . 应用频率积分相位解调测量径向畸变. 激光技术, 2014, 38(3): 402-405. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.026
[20]	龙龙 , 李宗峰 . 基于激光位移传感器的3维位置测量算法研究. 激光技术, 2017, 41(4): 531-536. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.015

点击查看大图

计量

文章访问数: 4128
HTML全文浏览量: 546
PDF下载量: 186
被引次数: 0

基于相位解卷的位移测量系统

通讯作者: 叶会英, iehyye@zzu.edu.cn;

作者简介: 金岩华(1982- ),女,硕士研究生,主要研究方向为激光测量.

1. 郑州大学, 信息工程学院, 郑州, 450052

收稿日期: 2008-07-08
录用日期: 2008-08-21
网络出版日期: 2009-08-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60871031)

关键词:

摘要: 为了实现适度光反馈机制下对微位移进行测量的目的,采用了相位解卷的位移测量方法。该方法是在对系统参量C和α进行提前分离测量的基础上,通过寻找自混合干涉信号的特殊点,即峰值点、谷值点及转折点,恢复了含光反馈时的外腔相位,对外腔相位进行进一步的处理得到了外部运动物体的位移信息。仿真分析及实验结果验证了该测量方法的可行性。结果表明,对于十几微米的振动,该系统的测量误差仅为±30nm。这一结果对高精度微位移及微振动的测量是有帮助的。