三光路結構的調頻連續波重采樣測距方法

張 桐，曲興華，張福民

天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室，天津 300072

引 言

調頻連續波測距技術是一種絕對距離測量技術，該技術采用的光源為波長連續變化的等效寬光譜光源，光信號經外差相干獲取測量距離。 由于大帶寬連續調頻和外差相干疊加的特點，該技術具有較高的測距分辨率，靈敏度和信噪比，測量過程無需靶鏡等合作目標的幫助。 上述優點使得調頻連續波測距技術在精密制造[1]，光纖通信[2-5]，OCT成像[4-5]等領域都有較廣泛的應用價值和較好的應用前景。

調頻連續波測距技術常采用線性調制方式，由于外界因素的影響，實際的頻率調制過程為一個非線性過程[6]，由調頻信號相干迭加產生的拍頻信號的頻譜會引入許多其他的頻率成分，掩蓋真實的距離譜線，無法讀出正確的測量結果。 常見的抑制掃描非線性的方法主要有兩類，一類是主動型抑制方法，該方法采用閉環反饋技術檢測激光的瞬時頻率相對參考頻率的誤差，迫使激光器的調制速度穩定在參考速度附近[7-8]。 該方法設計難度較大。 另一類是被動型抑制方法，該方法通過輔助干涉儀代替光譜儀的作用，實時標定激光的瞬時頻率，并對測量信號進行等頻率間隔重采樣，標定速度比光譜儀更快，可以做到實時標定校準。 重采樣的方法主要有兩種，一種是插值重采樣及觸發點重采樣。 插值重采樣法通過多項式相位的高階模糊函數以及希爾伯特變換[9]等數學方法結合輔助信號標定激光的瞬時頻率變化，這種方法計算較為精確，但計算量大，運算速度慢。……