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专利号: 2020104482282
申请人: 浙江光珀智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-12-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种调频连续波激光测距非线性校正装置,其特征在于,所述装置包括激光器、平衡探测器模块、处理模块和调整模块,其中;

所述激光器,用于接收一外部输入电流,并输出当前检测光信号至所述平衡探测器模块;

所述平衡探测器模块,用于接收所述当前检测光信号并形成相干光,并输出差分电流信号至所述处理模块;

所述处理模块,用于根据获取的差分电流信号,计算所述相干光的频率和频谱,根据计算的所述相干光频率的非线性系数得到所述输入电流的函数关系式,输出一补偿电流信号至所述调整模块;

所述调整模块,用于对接收的补偿电流信号进行线性调整,输出三角波补偿电流信号反馈至所述激光器,用以对所述激光器的输入电流进行电流补偿;所述处理模块具体包括第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和第四计算单元,其中,所述第一计算单元,用于根据平衡探测器形成的干涉光,计算所述干涉光的频率,频率的计算公式为式(1):

f=γnL/c     (1);

其中,L为平衡探测器的臂长差,n为平衡探测器的折射率,γ为频率调制速率;

所述第二计算单元,用于根据激光器的电流与频率的关系,得到所述当前检测光的频率的函数关系式满足式(2):

2 3

ω=ω0+ω1I+ω2I+ω3I     (2);

其中,I为激光器的外部输入电流,ω0为激光器的开机频率,ω1、ω2、ω3为多项式的系数;

所述第三计算单元,用于根据激光器输出的光的频率与时间所满足的关系式为令 并根据光的频率与时间的关系式计算得到相干光的拍频函数关系式为Aω1

2 3 2

ΔT+2A ω2ΔTt+3Aω3ΔT(t‑ΔT)t,对所述相干光的拍频函数关系式做傅里叶变化后得到所述相干光的频谱和中心频率,并计算得到多项式系数ω1、ω2、ω3的值,其中,ΔT=nL/c,ΔT为两束相干光的时间差;

所述第四计算单元,用于根据计算得到的多项式系数,计算得到所述输入电流与时间的非线性函数关系式,并根据所述输入电流与时间的非线性函数关系式,输出所述补偿电流信号。

2.如权利要求1所述的调频连续波激光测距非线性校正装置,其特征在于,所述平衡探测器模块包括分光器、延时光纤和平衡探测器,其中,所述当前检测光信号经所述分光器后,一路经所述延时光纤输入至所述平衡探测器的第一输入端,另一路直接输入至所述平衡探测器的第二输入端,所述平衡探测器将输入的两路光信号形成相干光,并输出差分电流信号至所述处理模块。

3.如权利要求2所述的调频连续波激光测距非线性校正装置,其特征在于,所述装置还包括一测量模块,所述测量模块包括鉴频器、差分运放器和控制单元,其中,所述鉴频器的一输入端与所述平衡探测器与相连接,其另一输入端输入参考光信号,其输出端连接至所述差分运放器;

所述差分运放器的另一输入端输入参考三角波信号,其输出端与所述激光器相连接;

所述控制单元根据所述差分运放器输出的电流信号,拟合出所述激光器的电流与频率满足的多项式关系的系数。

4.如权利要求2所述的调频连续波激光测距非线性校正装置,其特征在于,所述调整模块包括加法器、积分器和翻转器,其中,所述加法器的一输入端连接至所述处理模块,另一输入端外接一直流偏置电流信号,所述加法器的输出端与所述积分器的输入端连接;

所述积分器的输出端与所述激光器的一输入端连接;

所述翻转器的一端与所述直流偏置电路信号连接,另一端与所述积分器的输出端相连接。

5.一种如权利要求1‑4任一所述的调频连续波激光测距非线性校正装置的校正方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1、激光器接收一外部输入电流,并输出当前检测光信号至平衡探测器模块;

S2、所述平衡探测器模块接收所述当前检测光信号并形成相干光,输出差分电流信号至处理模块;

S3、所述处理模块根据获取的差分电流信号,计算所述相干光的频率和频谱,根据计算的所述相干光频率的非线性系数得到所述输入电流的函数关系式,输出一补偿电流信号至所述调整模块;

S4、所述调整模块对接收的补偿电流信号进行线性调整,输出三角波补偿电流信号反馈至所述激光器,用以对所述激光器的输入电流进行电流补偿;

所述步骤S3具体包括:

根据平衡探测器形成的相干光,计算所述相干光的频率,频率的计算公式为式(1):f=γnL/c     (1);

其中,L为平衡探测器的臂长差,n为平衡探测器的折射率,γ为频率调制速率;

激光器的电流与频率满足的多项式关系为:

2 3

ω=ω0+ω1I+ω2I+ω3I       (2),其中,I为激光器的外部输入电流,ω0为激光器的开机频率,ω1、ω2、ω3为多项式的系数;

激光器的输出的光的频率满足线性关系式为 令 并2

根据光的频率与时间的关系式计算得到所述相干光的拍频函数关系式为Aω1ΔT+2Aω2Δ

3 2

Tt+3Aω3ΔT(t‑ΔTt),其中,ΔT=nL/c,ΔT为两束相干光的时间差;

对所述相干光的拍频函数关系式做傅里叶变化后得到所述相干光的频谱和中心频率,并计算得到多项式系数ω1、ω2、ω3的值;

根据计算得到的多项式系数,计算得到所述输入电流与时间的非线性函数关系式,并根据输入电流与时间的非线性函数关系式,输出所述补偿电流信号。