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相位凝固技术中干涉信号调制解调误差分析

张晓青 贾豫东 曹文娟

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相位凝固技术中干涉信号调制解调误差分析

    作者简介: 张晓青(1967-),女,副教授,现主要从事光纤传感技术及先进信号处理的研究。E-mail:zxqbim@163.com.
  • 基金项目:

    北京市教委科技计划面上资助项目(KM201411232005);现代测控技术教育部重点实验室资助项目(5231423201);北京市青年拔尖人才培育计划资助项目(CITTCD201404122)

  • 中图分类号: TN247

Error analysis of interference signal modulation and demodulation in phase freezing technique

  • CLC number: TN247

  • 摘要: 为了进一步减小基于相位凝固技术的激光反馈干涉系统测量运动物体微位移时的测量误差,采用MATLAB数值仿真及曲线拟合的方法,对移相间隔和外腔反射面振动幅度引起的系统误差进行了理论分析。在系统实验中依据相位凝固原理对物体运动产生的干涉信号进行采样,获取多组光功率曲线,在光功率曲线上实时判向并标记特征点。根据特征点重构被测物体的微位移曲线,对重构得到的微位移台阶曲线进行多项式拟合以提高测量精度。结果表明,在固定移相间隔为/5、激光器波长为1550nm的情况下,测量分辨率优于/20(77.5nm),实际测量的绝对误差最大值为47.98nm,峰峰值误差平均值小于1nm。相位凝固技术调制解调干涉信号为微位移的方向辨识和高精度测量提供了新的解决方案。
  • [1]

    ZHAO S J, ZHANG P, ZHANG Y Q, et al. Velocity measurement techniques based on laser feedback effect[J]. Laser Technology, 2012, 36(2): 160-165(in Chinese).
    [2]

    LIU S G, LIU Q, LI Z R. Tiny vibration measurement based on all-fiber self-mixing interference[J]. Laser Technology, 2012, 36(1): 29-32(in Chinese).
    [3]

    SIMONA O, MAURIZIO D, FRANCESCO D L, et al. Laser self-mixing interferometry for mechatronics applications[J]. Sensors, 2009, 9(5): 3527-3548.
    [4]

    JI J Y, YE H Y, YU Y G. Based on the optical feedback self-mixing interference displacement measurement algorithm design and filtering[J]. Laser Infrared, 2011, 41(1): 89-92(in Chinese).
    [5]

    LI Z Y, YU Y G, YE H Y. Measuring tiny displacement based on moderate optical feedback self-mixing interferometry[J]. Laser Technology, 2008, 32(5): 499-502(in Chinese).
    [6]

    ZHANG G N, YE H Y, XUE Q, et al. Displacement measurement based on moderate optical feedback self-mixing interference[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2008,45(3): 66-70(in Chinese).
    [7]

    WANG M, NIE S P, LI M, et al. Self-mixing interferometer for micro displacement measurement[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2004, 25(4): 428-435(in Chinese).
    [8]

    ZHANG Z Y, GAO Y, ZHAO X H, et al. FFT phase detection method for self-mixing laser diode micro-displacement measurement[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2010,47(7):071201(in Chinese).
    [9]

    GUO D M, TAN S Q, WANG M. Analysis of micro-displacement measurement accuracy in self-mixing interferometer based on sinusoidal phase modulating technique[J]. Acta Optica Sinica, 2006, 26(6): 845-850(in Chinese).
    [10]

    XIA W, HAO H, WANG F, et al.Analysis and test for the dynamic performance of laser self-mixing interferometer based on phase modulation[J]. Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(12): 1208003(in Chinese).
    [11]

    SHI B H, ZHAO J L, LI Z R. Numerical simulation and experimental study of displacement measurement based on self-mixing interference[J]. Chinese Journal of Lasers, 2005, 32(10): 1415-1420(in Chinese).
    [12]

    LIU H L, ZHANG X Q, CAO W J. Optical feedback interferometry based on phase-freezing technology[J].Acta Photonica Sinica, 2011, 40(8): 1172-1176(in Chinese).
    [13]

    LIU H L, CAO W J, WANG W. Laser feedback interference system based on phase-freezing technology[J].Acta Optica Sinica, 2013, 33(3): 0312006(in Chinese).
    [14]

    YU Y G, YAN Y X. Emulation analysis of the relationship between measuring parameters and optical feedback self-mixing signal[J]. Optics Optoelectronic Technology, 2005, 3(5): 33-36(in Chinese).
  • [1] 王占亮张永安钱晓凡 . 数字全息和拉东变换重构温度场的研究. 激光技术, 2011, 35(5): 589-592. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.004
    [2] 朱若谷 . 补偿式光纤双法布里-珀罗微位移测量系统. 激光技术, 1994, 18(1): 61-64.
    [3] 曹育良韩家广熊显名 . 光纤位移传感器在PET瓶胚壁厚测量中的应用研究. 激光技术, 2018, 42(6): 817-821. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.017
    [4] null , . 电子调制的激光相干粗糙度测量技术研究. 激光技术, 2016, 40(3): 447-450. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.031
    [5] 柳康王辉林孙士钦 . 电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究. 激光技术, 2018, 42(4): 466-469. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.007
    [6] 杨淑连 . 基于激光光热位移技术纳米材料热扩散率的测量. 激光技术, 2007, 31(1): 29-30.
    [7] 曹勇何凯平邵思杰容晓龙 . 基于激光调制技术的射击训练模拟系统. 激光技术, 2012, 36(5): 693-695. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.030
    [8] 刘长久杨华军赖燔 . 空间交会激光雷达信息测量技术. 激光技术, 2006, 30(6): 608-610,613.
    [9] 马响邓勇张书练 . 激光回馈半钢化玻璃应力双折射测量技术. 激光技术, 2020, 44(3): 371-376. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.018
    [10] 马泳冀航梁琨林宏 . 载波调制激光雷达技术在海洋探测中的应用. 激光技术, 2008, 32(4): 346-349.
    [11] 段军 . 激光微加工磁盘——激光毛化技术现状与发展. 激光技术, 2006, 30(5): 490-493.
    [12] 樊玉杰周建忠黄舒卫登辉王敏 . MEMS金属微构件的激光微喷丸强化技术分析与展望. 激光技术, 2010, 34(5): 665-669. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.024
    [13] 吕潮峰杜正春 . 基于激光雷达测量技术的集装箱卡车定位系统. 激光技术, 2007, 31(6): 596-599.
    [14] 王红敏罗自赢李蕾彭俊玲 . 平行度误差激光准直法测量技术研究. 激光技术, 2022, 46(5): 674-679. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.05.016
    [15] 刘盛刚刘乔李泽仁 . 基于全光纤自混合干涉技术的微振动测量研究. 激光技术, 2012, 36(1): 29-32. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.009
    [16] 赵兴海高杨程永生 . 激光点火技术综述. 激光技术, 2007, 31(3): 306-310,313.
    [17] 胡增荣童国权陈长军郭华锋周亮徐家乐 . 激光纳米表面工程技术. 激光技术, 2014, 38(6): 764-770. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.009
    [18] 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.
    [19] 曹泉泉王辉林宋华峣秦正健张守宇 . 全光纤声光调制径向跳动差分测量技术研究. 激光技术, 2020, 44(1): 50-53. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.01.009
    [20] 李慧王志敏张丰丰王明强李家佳崔大复彭钦军许祖彦 . 全固态单频激光技术. 激光技术, 2016, 40(1): 141-147. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.031
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-06
  • 录用日期:  2014-07-11
  • 刊出日期:  2015-07-25

相位凝固技术中干涉信号调制解调误差分析

    作者简介: 张晓青(1967-),女,副教授,现主要从事光纤传感技术及先进信号处理的研究。E-mail:zxqbim@163.com
  • 1. 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院 测控技术与仪器系, 北京 100192;
  • 2. 北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室, 北京 100192
基金项目:  北京市教委科技计划面上资助项目(KM201411232005);现代测控技术教育部重点实验室资助项目(5231423201);北京市青年拔尖人才培育计划资助项目(CITTCD201404122)

摘要: 为了进一步减小基于相位凝固技术的激光反馈干涉系统测量运动物体微位移时的测量误差,采用MATLAB数值仿真及曲线拟合的方法,对移相间隔和外腔反射面振动幅度引起的系统误差进行了理论分析。在系统实验中依据相位凝固原理对物体运动产生的干涉信号进行采样,获取多组光功率曲线,在光功率曲线上实时判向并标记特征点。根据特征点重构被测物体的微位移曲线,对重构得到的微位移台阶曲线进行多项式拟合以提高测量精度。结果表明,在固定移相间隔为/5、激光器波长为1550nm的情况下,测量分辨率优于/20(77.5nm),实际测量的绝对误差最大值为47.98nm,峰峰值误差平均值小于1nm。相位凝固技术调制解调干涉信号为微位移的方向辨识和高精度测量提供了新的解决方案。

English Abstract

参考文献 (14)

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