基于质心寻峰的调频连续波激光干涉位移传感器

TN247; 调频连续波激光干涉技术在精密测量领域中应用广泛,针对其高精度位移解调问题,本文将质心法应用于其拍频信号的解调中,提出了一种基于质心寻峰法的相位解调算法并进行实验与分析.提出的算法在对截取的拍频信号进行平滑滤波与分峰截幅等处理基础上,通过质心坐标公式得到拍频信号的质心,质心横坐标即为峰值位置,最后通过相位鉴别算法解调出位移.在仿真中设置信噪比(SNR)为 15 dB,算法的相位误差为 0.016 rad,位移误差为 2.04 nm.搭建调频连续波激光干涉位移测量系统进行实验验证,实验结果表明:当固定距离为44 mm时,位移随机误差标准差为2.18 nm.与常规的过零点检测法进行对比...

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Published in光电工程 Vol. 50; no. 6; pp. 34 - 43
Main Authors 张登攀, 闫猛超, 施安存, 李高超, 赵贤, 王永杰, 李芳
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院半导体研究所光电系统实验室,北京 100083%中国科学院半导体研究所光电系统实验室,北京 100083 2023
河南理工大学机械与动力工程学院,河南 焦作 454000%河南理工大学机械与动力工程学院,河南 焦作 454000
Subjects
phase demodulation
分布式反馈激光器
frequency-modulated continuous wave
interferometry
centroid peak searching
distributed feedback laser
相位解调
干涉测量
质心寻峰
调频连续波
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ISSN1003-501X
DOI10.12086/oee.2023.220315

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Summary:TN247; 调频连续波激光干涉技术在精密测量领域中应用广泛,针对其高精度位移解调问题,本文将质心法应用于其拍频信号的解调中,提出了一种基于质心寻峰法的相位解调算法并进行实验与分析.提出的算法在对截取的拍频信号进行平滑滤波与分峰截幅等处理基础上,通过质心坐标公式得到拍频信号的质心,质心横坐标即为峰值位置,最后通过相位鉴别算法解调出位移.在仿真中设置信噪比(SNR)为 15 dB,算法的相位误差为 0.016 rad,位移误差为 2.04 nm.搭建调频连续波激光干涉位移测量系统进行实验验证,实验结果表明:当固定距离为44 mm时,位移随机误差标准差为2.18 nm.与常规的过零点检测法进行对比分析,结果表明该算法的测量误差降低了49%,分辨率获得了提高,具有广泛的应用前景.
ISSN:1003-501X
DOI:10.12086/oee.2023.220315