在双光路调频连续波激光测距过程中, 振动将光程差变化转为拍频信号不需要的相位调制, 并在拍频信号中引入多普勒频移, 导致拍频信号的频谱发生严重展宽和频移, 无法根据拍频频率计算距离值。为解决该问题, 提出一种基于四波混频效应的振动补偿方法, 该方法利用四波混频技术产生与原频率扫描信号扫描方向相反的新频率扫描信号, 通过两个频率扫描信号的测量拍频信号计算距离值。结果表明：当扫描带宽为10 nm, 待测距离为5 m, 待测目标以2 Hz的频率进行行程为100 μm的周期性位移时, 基于四波混频效应的振动补偿方法能有效消除振动对测距的影响, 测量标准差由补偿前的1.062 mm减小为29 μm; 该方法无需测量振动位移便可直接获取消除振动影响的距离值, 极大地简化了系统的硬件部分。

基于激光调频连续波(FMCW)测距的原理搭建了双光路FMCW测距系统,用正弦调频替代了传统的线性调频,提高了扫频速率。研究了正弦调频下的FMCW测距原理,推导了正弦扫描的重采样公式,提出了信号拼接的方法来增大扫描带宽,并通过正交调制的方法消除拼接误差。实验结果表明,使用正交调制的方法拼接等光频重采样校正的信号后,频谱分辨力可达127 μm,接近理论分辨力。在3.3~4 m的范围内,所提方法的结果与参考干涉仪的误差不超过203 μm,标准差小于194 μm。

基于调频连续波测距的原理搭建并改进了双光路调频连续波测距系统, 在测量光路增加光纤延迟线使测量距离拓展到了65 m.还研究了等光频重采样中色散的影响, 推导出了带有色散和光纤延迟线的重采样模型, 提出了在调频连续波大长度测距中通过频率幅度来调节相位补偿系数的色散校正方法.实验表明, 在45~65 m的范围内增加了光纤延迟线并且有效的校正了色散, 校正色散后在65.165 m处测距值与干涉仪测量值最大误差小于500 μm, 标准差为246 μm, 频谱分辨力高达123 μm, 十分接近理论分辨力.文章的研究为调频连续波大尺寸测量提供了可行性的参考.