飞秒激光频域干涉测距相位信号分析与处理.pdf

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1、2015拄仪表技术与传感器2015第9期InstrumentTechniqueandSensorNo．9飞秒激光频域干涉测距相位信号分析与处理刘娇月，杨聚庆。(1．河南工业职业技术学院柔性实验室，河南南阳473009；2．北京工业大学应用数理学院，北京100124；3．中国科学院光电研究院，北京100094)摘要：针对飞秒激光测距频谱干涉条纹信号，分析了被测距离精度对于相位信息采集与处理要求，详细介绍了光谱分辨干涉测距的数据处理过程。根据测距信号干涉谱的数学关系，推导了被测距离求解公式。采用快速傅里叶变换和坐标旋转数字计算法进行光谱分辨干涉信号处理，经过时域信号的傅里叶变换

2、、信号相位解包裹、加窗函数时域信号滤波等环节，分别对飞秒激光测距频谱干涉条纹信号中每个频率的相位值进行处理和变换。系统仿真中，离散频谱分析的幅值最大误差从36．3％降低到15．1％。经过比对实验，该法能实现飞秒激光测距信号有效处理。关键词：飞秒激光测距；光谱分辨干涉；相位信号处理中图分类号：TH741；TN249文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)09—0099—04PhaseRangingSignalAnalysisandProcessingofFemtosecondLaserFrequencyDomainInterferenceLIUJiao-yue，

3、YANGJu．qing，(1．HenanPolytechnicalInstitute，Nanyang473009，China；2．CollageofAppliedScience，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China．3．AcademyofOpto—Electronics，ChineseAcademyofScience，Beijing100094，China)Abstract：Inviewofthefemtosecondlaserrangingspectruminterferencefringesignals，re

4、quirementsforphaseinformationacquisitionandprocessingtodistancemeasurementprecisionwereanalyzed，dataprocessingofinterferencespectralresolutiondis—tancemeasurementwereintroducedindetails．Accordingtothemathematicalrelationshipofrangingsignalinterferencespectrum，themeasureddistanceformulawasd

5、educed．Fouriertransformmethodwasusedtorealizethespectralresolutionofinterferencesig—nalprocessing，aftermanylinkssuchastime—domainsignal’SFouriertransform，signal’Sphasesolutionpackage，addwindowfunctiontime—domainsignal’Sfiltering，each~equency’Sphasevalueofinterferencefringesignalswasprocess

6、edandtransformedrespectively．Aftersystemsimulation．thebiggesterroroftheamplitudeofdiscretespectrumanalysisreducedfrom36．3％to15．1％．Throughthecomparisonexperiment．themethodcanrealizefemtosecondlaserrangingsignalprocessingeffectively．Keywords：femtosecondlaserranging；speetrallyresolvedinterfer

7、ometry；phasesignalprocess．0引言高效、精确的变换和算法处理，对干涉条纹信号中每个频率的飞秒激光应用技术是当今超精密测量技术的前沿领域，是相位值进行处理和变换，以快速获得大范围、高精度的被测距现代高精度几何量和面形测量技术的发展方向，对极端制造中离值。本系统中采用F丌(FastFourierTransformation)法和的精密装备加工质量与精度具有重要影响。飞秒激光频率梳坐标旋转数字计算法对CCD探测器采集的干涉信号进行数据为激光测距提供了新的测量方法，测量性能显著提高。2000处理和计