哈工大胡鹏程教授团队处理了光纤微探头传感器式激光干与仪动态位移丈量畸变难题,完成了亚纳米级丈量分辨力,为精细位移丈量供给了安稳的“丈量基准”。
光纤微探头传感器式激光干与仪是新一代的超精细激光干与丈量仪器,与传统激光干与仪比较,具有探头尺度小,装调便利,可阻隔热污染与嵌入式丈量的优势,适用于狭隘拥堵的空间内的超精细位移丈量。但是,此类仪器丈量原理上决议,跟着丈量规模与丈量速度的进步,激光波长有必要进行大幅度高带宽调制以呼应需求。一起作为仪器丈量基准,激光波长要满意中心频率的安稳,完成丈量的溯源性。但光源调谐与安稳的机理尚不清晰,导致动态位移丈量存在畸变和差错,严峻限制精细工程范畴的使用。
针对以上问题,哈尔滨工业大学的胡鹏程教授团队初次构建微探头传感器式干与仪激光光源特性与丈量特性映射模型,树立大幅度高带宽波长调制激光中心频率安稳办法,用于鉴频曲线的重建和基准点的确定,将丈量成果溯源至“米”的界说的一起,将丈量分辨力提升到亚纳米级。该作业为精细位移丈量供给了安稳的“丈量基准”,为小尺度测头嵌入式丈量供给重要支撑。
相较于传统激光干与仪,新一代光纤微探头激光干与仪是在丈量办法和关键技能的跨越式开展,将光纤传感的小型化、智能化和激光干与的高速高精度优势特性相结合,完成优势互补,传感头体积缩小近百倍,缺仍能坚持亚纳米丈量分辨力。但随同优势的一起,是更大的完成难度和更杂乱的技能应战。
光纤微探头激光干与仪从原理上需要对激光光源进行波长调制,波长调制的调谐特性(深度、带宽)决议着位移丈量的精度和速度。一起调谐光源的中心波长的安稳性和准确性决议着位移丈量的安稳和准确性。这就要求激光光源需要在大幅度高带宽的波长调制下完成中心波长的安稳,但这与传统干与仪是彻底不同的,传统干与仪光源仅要求中心波长的高安稳。因而,调和谐安稳,本就简单相悖的概念,在光纤微探头激光干与仪的丈量原理中产生了对立限制。
针对激光光源进行大规模高带宽调谐时,参阅特征产生畸变或参阅点消隐,导致中心频率确定过错或无法确定。使得丈量基准(波长)失锁从而导致干与仪动态丈量位移畸变的问题。提出一种根据鉴频曲线重构的大幅度高带宽调频下高精度激光稳频办法。在大幅度高带宽调制条件下,树立鉴频特征曲线畸变模型和畸变纠正模型,使用纠正模型反应调理相位补偿并重构鉴频曲线,清晰确定点与稳频基准点的对应联系,完成基准点确定盯梢,精准操控大规模高带宽调谐中心频率,完成动态位移重构和亚纳米分辨力丈量。
该作业清晰了光纤微探头式干与仪中光源调和谐安稳特性机理,将丈量成果溯源至“米”的界说。该作业为新一代干与仪精细位移丈量供给了安稳的“丈量基准”,为小尺度测头嵌入式丈量供给重要支撑,未来将推进处理精细制作中的传感式超精细丈量需求,为纳米计量测验供给中心仪器。
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