精密激光干涉测距系统研究版

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1、精密激光干涉测距系统研究成员：刘清燕徐文玲曹志颖指导老师：李艳辉创新成员介绍刘清燕：已经系统地掌握了大学物理中电磁学和光学的相关知识，具备基本的C语言，具有较强的编程能力，并学习了单片机，电路分析等知识，能将物理与数学知识灵活运用于有关领域。喜欢动手制作，编程，研究硬件。参加第25届星火杯并且获一等奖。2013学年获三等奖学金。曹志颖：具备基本的C语言能力，并学习了单片机，电路分析等知识，能将物理与数学知识灵活运用于有关领域。有一定的动手能力和创新能力，兴趣是硬件制作。参加豆芽杯单片机应用设计比赛，获一等奖；参加第25届星火杯，获院一等奖。获两次一等奖学金，校级优秀学生。徐文

2、玲：已经系统地掌握了大学物理中电磁学和光学的相关知识，具备基本的C语言，具有一定的编程能力，并学习了单片机，电路分析等知识，能将物理与数学知识灵活运用于有关领域。喜欢动手制作，具有一定的创新能力，参加第25届星火杯，获院一等奖。创新指导教师科研项目情况李艳辉副教授主要研究领域：激光成像与测速主要科研项目：中央高校基本业务科研费：目标激光距离成像特征提取与识别武器装备预研基金：运动目标光****检测创新项目研究背景测量是人类认识自然和改造自然的重要手段之一。激光的高精度、高相干性和高准直性，使过去难以测量和不能测量的领域成为可能。在长度测量方面，激光测量技术提高了测量的精度，使

3、其达纳米量级，还提高了测量的层次，促进了长度测量的智能化进程，激光测量技术推动了现代科研和高新技术的发展。创新项目研究背景自60年代初激光器问世以后，激光器优良的相干性和高亮度，使得激光干涉测距技术由实验室走向工程应用，其测量范围从纳米级直到几米，几十米甚至于几十公里，极大地扩大了应用范围。随着研究不断深入和测量要求的不断提高，干涉测量技术也在不断的发展。本项目正是在这种背景下，针对激光干涉技术在精密测距方面的应用来开展研究的。创新国内外的研究现状及研究意义1953年，E.R.佩克研制成功了第一台条纹计数的干涉仪。这种干涉仪一般称为外差干涉仪。外差干涉仪的出现使得高精度干涉测

4、量系统的实用性大大提高。目前外差干涉测量的实现主要有两种方法：一种是利用用塞曼分裂He-Ne激光器作为测量光源，以美国HP公司干涉仪为代表的双频激光干涉测量系统；另外一种是利用以光学频移器件来实现外差干涉测量，其中用得最多的光学频移器件为基于布喇格衍射的声光调制器。创新国内外的研究现状及研究意义对比国外可以看出，我国对激光干涉仪开始研究的时间比较晚，技术相对落后，无论在量程还是精度都和国外尤其欧美等国家存在一定的差距。为了缩短与国外的技术差距，提高我们的自主研发能力，开展对激光干涉测量技术及相应数据处理技术的研究具有重要的现实意义。创新项目研究的目标及主要内容研究目标本项目研

5、究激光干涉距离测量技术中在提高精度、扩大量程及提高可测量的目标移动速度三个方面。创新项目研究的目标及主要内容研究内容干涉测距光路研究信号探测与处理研究环境的影响创新项目实施方案及实施计划实施计划查询相关书籍与国内外相关文献。主要是激光精密测距、激光多普勒测速技术、信号采集与处理方面的资料，并以此做深入理论研究。项目成员负责的各部分工作（详见后续成员分工情况）初步完成。项目负责人负责各部分结合，整体统调，把项目中的不同部分结合起来，形成统一整体。完成项目中所列的各项内容，调试好实验系统并写出相关技术报告。创新项目创新特色概述外差干涉测距系统使得高精度干涉测量系统的实用性大大提高

6、，根据便携式、多功能精密激光跟踪仪测量系统的需求，本项目在提高测量精度、扩大测量量程及提高可测量的目标移动速度进行研究，对测量噪声抑制、快速跟踪测量和信号误差精准分析等都有重要的意义。创新项目实施方案及实施计划利用干涉光学方法和光电转换技术测量物体的移动，研制一套测量系统。实施方案可用下图表示L2M2M2’光束2L1M1光束1光电探测及处理系统激光束激光器L创新项目实施方案及实施计划光源部分：激光器采用稳频单模氦氖激光器输出几毫瓦，使用分束器把光分成两束，一束作为参考光，一束为信号光，将传出的光送到采集器。光信号采集：设计光信号采集系统，将输出的光采集在光电探测器上，转化电信

7、号。信号处理：为了增强系统抗干扰能力，调高系统的分辨率和灵活度，本系统对模拟信号采样为数字信号进行软件数字处理。硬件电路部分包括：电源产生电路、A/D转换电路、FPGA及其配置电路等；软件部分包括：时钟产生模块，A/D转换器控制模块，数字滤波模块，软件计数模块，校验位生成模块及串行输出模块等。干扰与精度分析：对系统误差、安装调试误差、环境误差进行分析，并进行位移精度测量。机械移动部分：设计目标移动平台，控制目标移动速度、距离等（计算机控制）。创新成员分工情况刘清燕：总体负责精密激光干涉测距系统研究的实施