基于激光自混调频特性的振动测量方法

基于激光自混合干涉的振动重构方法需估算光反馈水平因子以及线宽增强因子,目标振动导致光反馈水平变化,引入较大的测量误差。为提高测振精度和鲁棒性,本文提出一种基于自混合干涉调频特性的振动重构算法,利用全光纤马赫-曾德尔干涉仪获得自混合干涉调频信号,解算出激光器的瞬时频率,并联合调幅信号相位实现对目标振动信息重构。该方法无需估算光反馈水平因子以及线宽增强因子,极大地简化了测量光路与解算模型,在保证测量精度的同时降低了振动信息提取过程的复杂性。数值仿真表明,在适度光反馈的条件下,该算法在振幅为2~100μm的测量范围内具有良好的线性度。实验结果显示,在1.6~8.3μm的测量范围内,重复测量标准差低于15 nm,非线性误差为0.78%。

基于激光自混合测振的FSI测距误差补偿方法

在激光扫频干涉测距过程中,目标振动在测距干涉信号中引入了多普勒频移,造成信号频谱展宽,导致了测距误差放大效应。为了降低振动对测距结果的影响,提出了基于激光自混合测振的测距误差补偿方法,通过同步测量自混合干涉信号的相位变化,补偿目标振动对测距干涉信号的相位调制,并采用频率重采样法校正激光器的调频非线性。最终通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在实验中,当测量的目标振幅为7102.1 nm时,测振标准差为7.9 nm,补偿前的测距标准差为3270.6μm,补偿后的测距标准差降低到21.4μm。补偿后的测距标准差接近无振动情况下的测距标准差,表明目标振动引发的测距误差放大问题得到了有效解决。