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题目：
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雅宝题库解析：
光干涉法利用光的相干性来测量光程差位移，具有非接触性和准确度高的特点，广泛应用于科学研究与技术应用中。随着激光器的发展，外腔半导体可调激光器问世，该类激光器可作为扫频光源，这使得频率扫描干涉法成为了可能，与传统干涉法相比，该方法在测量过程中不用移动干涉臂，而是需要对激光频率进行扫描，在一确定的频率扫描范围内，光程差上的干涉相位偏移量与光程差成正比，依此可以得到光程差大小，频率扫描干涉法测量得到的物理量并非光程差的相对位移量，而是光程差本身，因此频率扫描干涉法常用于绝对距离的测量，具有测量速度快，精度高的特点。在基于频率扫描干涉法的绝对距离测量系统中，通常额外利用一个具有定长光程差的零拍频马赫曾德尔干涉仪来监测激光扫频时的零拍频干涉相位信息，此相位信息可用于监测和控制激光器的频率扫描，同时帮助Pound-Drever-Hall稳频系统锁定激光频率。零拍频干涉相位中带有非线性误差，此类误差由系统光学组件非理想特性和器件排列失准导致，当非线性误差较大时会影响激光频率的扫描控制与稳频过程；本文对此干涉仪中的光学器件进行了数学建模，进行了非线性误差分析，发现该非线性误差表现为一次谐波误差与二次谐波误差的叠加，总结了两类谐波误差的来源和变化规律，对器件的选择和系统排列具有指导意义；对干涉信号大量取点后，使用稳健的最小二乘法进行椭圆拟合后可得到误差参数，可在系统测量前实现对参考干涉仪的定标，数值仿真和实测数据表明该方法可有效补偿非线性误差，补偿后的零拍频干涉相位测量效果良好。绝对距离的真正测量，是通过光频外差的方法得到绝对距离上的外差干涉相位信息，从此相位信息中便可计算得到待测绝对距离；因此，外差扫频干涉相位的测量精度直接决定了绝对距离的测量精度。频率扫描干涉法的绝对距离测量对于目标运动十分敏感，频率扫描过程中，若目标发生运动导致绝对距离位移，可使得测量得到的外差相位中包含有大量误差相位，使最终计算得到的绝对距离中带有较大距离误差，误差大小通常为距离位移量的几千倍甚至上万倍，严重影响测量精度。本文设计了一种系统方案，通过在原有的测距系统中加入He-Ne激光器，可实现外差干涉的频分复用，在测量包含有目标运动误差的绝对距离外，同时获得绝对距离的位移量，计算后即可消除目标运动误差，数值仿真验证证明，该方法快速有效，在较快速运动目标测距时可实现对纳米量级光程差位移量的测量，在几十米距离范围内，当频率扫描范围达到100GHz时该补偿方法引入的误差约为几十微米。 |
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发表于 2022-9-14 23:01:47
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