CN115356742A-一种基于相位拼接的高精度外调FMCW激光测距系统及方法.pdf
本发明公开了一种基于相位拼接的高精度外调FMCW激光测距系统及方法，旨在提升测距分辨率、检测效率和测量精度。该系统包括n阶多边带调谐激光光源、测试模块和数据处理模块。n阶多边带调谐激光光源包含内调激光光源和电光调制器EOM，测试模块包含分束器和光电探测器，数据处理模块包含数据处理单元。
内调激光光源产生窄线宽激光，EOM将窄线宽激光在驱动信号作用下产生n阶多边带调谐激光。分束器将n阶多边带调谐激光分为测量光路信号与本振光路信号，测量光路信号辐照到待测物体表面产生回波信号，回波信号与本振光路信号形成拍频光信号。光电探测器探测拍频信号并转化为电信号。数据处理模块对电信号滤波，获得n个频率信号，重采样后进行相位累加拼接，获得n(n+1)/2倍的拼接信号，进行频谱分析得到特征频率，计算待测物体的距离、拍频频率和多普勒频率，并计算待测物体的距离和速度。
该系统还包括RF源和射频功率放大器，RF源产生EOM所需的驱动信号，射频功率放大器放大驱动信号至合适的幅值。测试模块还包括合束器，将测量光路信号的回波信号与本振光路信号合束形成拍频光信号。数据处理模块还包括ADC与数据采集卡，将光电探测器的电信号转换为数字信号并存储。
该方法采用相位拼接方式展宽信号源，通过EOM调制器对信号进行n阶边带展宽后，对检测到的拍频信号进行拼接，提升了测距分辨率、检测效率和测量精度。该方法还可获取待测物体的速度、厚度与间隔信息，并结合参考光路进行非线性矫正、抑制强度噪声和偏振噪声。通过噪声监测、负反馈控制和噪声矫正算法，进一步提高信噪比和测量精度。
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