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一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法及系统
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Laser feedback displacement measuring method and system based on external cavity modulation and frequency stabilization

申请号:201210005815.X 申请日:2012-01-10
摘要:本发明涉及一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法及系统,将压电陶瓷固定在被测目标上,双频激光器将输出的激光沿着激光轴线方向向分光镜和回馈镜传播;驱动电路将三角波电压信号发送到压电陶瓷,压电陶瓷在电压作用下做伸缩运动的同时推动回馈镜做往复运动;启动最小值查询单元在每个驱动周期内查找测量基准点,并将驱动周期内查找的最小值发送到位移显示器显示;稳频控制电路发送稳频信号控制电阻丝对激光增益管进行加热,双频激光器的腔长发生变化,使双频激光器处于稳频状态;测量位移前,对位移显示器进行清零操作;位移测量系统开始进行测量,当被测目标运动完成后,信号处理系统将值发送到最小值查询单元,查找驱动周期内驱动电压为0的值并发送到位移显示器显示。本发明可以广泛应用于位移测量中。
Abstract: The invention relates to a laser feedback displacement measuring method and a system based on external cavity modulation and frequency stabilization. The method comprises the steps that piezoelectric ceramic is fixed on a measured target and laser output by a dual-frequency laser propagates towards a spectroscope and a feedback mirror along a laser axis; a driving circuit transmits a triangular wave voltage signal to the piezoelectric ceramic, the piezoelectric ceramic stretches out and draws back under the effect of voltage and pushes the feedback mirror to move back and forth at the same time; a minimum query unit is started up to search for a measuring reference point in each driving circle and a minimum to a displacement display for displaying; a frequency stabilization control circuit transmits a frequency stabilization signal to control a resistance wire to heat a laser gain tube, the cavity length of the dual-frequency laser is changed and the dual-frequency laser is enabled to be in a frequency stabilized state; before displacement is measured, zero clearing operation is conducted to the displacement display; a displacement measuring system starts to measure, and after the movement of the measured target is completed, a signal processing system transmits values to the minimum query unit and the value with driving voltage being zero within the driving cycle is searched and transmitted to the displacement display for displaying. The laser feedback displacement measuring method and the system based on the external cavity modulation and frequency stabilization can be widely used for displacement measurement.
申请人: 清华大学
Applicant: UNIV TSINGHUA
地址: 100084 北京市海淀区清华园********(隐藏)
发明(设计)人: 张书练 曾召利 谈宜东 李岩
Inventor: SHULIAN ZHANG; ZHAOLI ZENG; YIDONG TAN; YAN LI
主分类号: G01B11/02(2006.01)I
分类号: G01B11/02(2006.01)I
  • 法律状态
2014-02-19  授权
2012-09-12  实质审查的生效IPC(主分类):G01B 11/02申请日:20120110
2012-07-11  公开
注:本法律状态信息仅供参考,即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
  • 其他信息
主权项  一种基于外腔调制稳频的激光回馈位移测量方法,它包括以下步骤:1)设置一包括有双频激光器、位移测量系统、回馈外腔和外腔调制稳频系统的激光回馈位移测量系统;所述位移测量系统包括有信号处理系统和位移显示器,所述回馈外腔包括有凹面回馈镜,所述回馈镜的平面一侧固定连接压电陶瓷;所述外腔调制稳频系统包括有驱动电路、稳频控制电路、光电池、分光镜、沃拉斯顿棱镜、最小值查询单元和清零补偿单元,且在所述双频激光器的整个激光增益管外表面周向缠绕有电阻丝;2)将所述压电陶瓷固定在被测目标上,所述双频激光器输出的激光沿着激光轴线方向分别向所述分光镜和回馈镜传播;3)所述驱动电路将周期性三角波电压信号发送到所述压电陶瓷,所述压电陶瓷在电压信号作用下做伸缩运动的同时推动所述回馈镜做往复运动;4)启动所述最小值查询单元在三角波电压的每个驱动周期内查找测量基准点,并将每个驱动周期内查找得到的最小值发送到所述位移显示器进行显示;5)所述稳频控制电路发送稳频信号控制所述电阻丝对激光增益管进行间断性加热,使双频激光器的腔长发生变化,以调节双频激光器处于稳频状态;6)测量位移前,对所述位移显示器进行清零操作,具体操作为:①清零操作时,如果位移显示器显示的数值为0,则不需要进行补偿;②清零操作时,如果位移显示器显示的数值不为0,则启动清零补偿单元调用最小值查询单元进行清零补偿,将位移显示器显示的数值补偿为0;7)位移测量系统开始计数对被测目标进行位移测量,当被测目标运动完成后,信号处理系统将测得的位移值发送到最小值查询单元,查找三角波电压驱动周期内驱动电压为0的位移值,并将此位移值发送到位移显示器中显示。
公开号  102564321A
公开日  2012-07-11
专利代理机构  北京纪凯知识产权代理有限公司 11245
代理人  徐宁 关畅
颁证日  
优先权  2011.12.22 CN 201110435683.X
 
国别 优先权号 优先权日 类型
CN  201110435683  20111222 
CN  201210005815  20120110 
国际申请  
国际公布  
进入国家日期  
  • 专利对比文献
类型 阶段 文献号 公开日期 涉及权利要求项 相关页数
SEA  CN102155916A  20110817  1-8  全文 
SEA  CN1645036A  20050727  1-8  全文 
SEA  JP2002005614A  20020109  1-8  全文 
SEA  US2004090636A1  20040513  1-8  全文 
注:不保证该信息的有效性、完整性、准确性,以上信息也不具有任何效力,仅供参考。使用前请另行委托专业机构进一步查核,使用该信息的一切后果由用户自行负责。
X:单独影响权利要求的新颖性或创造性的文件;
Y:与检索报告中其他 Y类文件组合后影响权利要求的创造性的文件;
A:背景技术文件,即反映权利要求的部分技术特征或者有关的现有技术的文件;
R:任何单位或个人在申请日向专利局提交的、属于同样的发明创造的专利或专利申请文件;
P:中间文件,其公开日在申请的申请日与所要求的优先权日之间的文件,或会导致需核实该申请优先权的文件;
E:单独影响权利要求新颖性的抵触申请文件。
  • 期刊对比文献
类型 阶段 期刊文摘名称 作者 标题 涉及权利要求项 相关页数
SEA  《IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS》19950131311  Silvano Donati, et al  Laser Diode Feedback Interferometer for Measurement of Displacements without Ambiguity  1-8  113-119 
SILVANO DONATI, ET AL: "Laser Diode Feedback Interferometer for Measurement of Displacements without Ambiguity", 《IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS》 
SEA  《北京交通大学学报》20091231336  张立 等  高分辨率双频激光回馈的位移测量方法  1-8  9-12 
张立 等: "高分辨率双频激光回馈的位移测量方法", 《北京交通大学学报》 
  • 书籍对比文献
类型 阶段 书名 作者 标题 涉及权利要求项 相关页数