大频差外差气体激光干涉仪测距装置的制作方法

本发明涉及高速激光测距，具体是指大频差外差气体激光干涉仪测距装置。

背景技术：

1、现有的基于塞曼效应的氦氖双频激光干涉仪中，塞曼效应双频激光的频差由磁场强度与原子能级分裂特性共同决定，氦氖激光器的塞曼分裂频差通常仅为1-2mhz（典型值1.5mhz）；

2、其理论上限受限于：磁场强度阈值和能级分裂物理极限；磁场长期作用会导致磁芯材料磁滞损耗累积，每年频差漂移量达100khz，需定期校准。

3、该频差范围难以满足大长度、高速动态目标的测量需求，频差漂移还导致测量精度随时间衰减，制约了激光干涉仪在精密计量、航空航天及工业自动化领域的应用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服以上技术缺陷，提供一种满足对大长度、高速测量需求的大频差外差气体激光干涉仪测距装置。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：大频差外差气体激光干涉仪测距装置，包括稳频氦氖激光管、声光移频器、分光合束组件及信号处理模块；

3、所述稳频氦氖激光管输出频率稳定的激光，声光移频器对入射光进行频率偏移得到移频光；

4、所述分光合束组件包括第一级分光镜、第二级分光镜和第三级分光镜，第一级分光镜将激光分为两束，其中一束入射至声光移频器；

5、所述第二级分光镜将移频光与另一束光合束形成双频激光，第三级分光镜将双频激光按比例分配，分别用于稳频控制和外差干涉测距；

6、所述信号处理模块基于等光强过零点辨识技术锁定零点频率进行测距。

7、优选的，所述第三级分光镜将双频激光按2:8比例分成两束光，20%的光用于频率稳定性检测，80%的光用于外差干涉测距。

8、优选的，所述移频光的频差在1mhz至100mhz。

9、优选的，还包括温控系统；

10、所述温控系统贴合于声光移频器表面，抑制声光晶体因温度波动产生的频率漂移，包括半导体制冷片、h桥驱动电路、采用pid算法的测控电路及数字式温度传感器；

11、所述半导体制冷片通过导热片贴合于声光移频器表面；

12、所述h桥驱动电路将单片机输出的驱动信号放大，控制半导体制冷片的加热或制冷模式；

13、所述测控电路基于数字式温度传感器实时监测声光移频器温度并调节半导体制冷片功率。

14、优选的，还包括角度调节装置，所述角度调节装置包括支撑架、锁紧螺钉及蜗轮蜗杆传动组；

15、所述支撑架固定声光移频器的空间位置，锁紧螺钉配合支撑架锁紧声光移频器；

16、所述蜗轮蜗杆传动组微调声光移频器的入射角度，使入射光严格满足布拉格衍射条件。

17、优选的，所述激光管调节装置包括两个夹紧结构和一个c型套管；

18、所述夹紧结构上设置多个螺纹孔，通过螺栓将稳频氦氖激光管固定于底座；

19、所述c型套管为非闭口隔热塑料结构，套设于稳频氦氖激光管外侧，保护激光管并减少温度干扰。

20、优选的，还包括光学结构，所述光学结构为倒装开普勒望远镜结构，准直光束并压缩激光发散角。

21、优选的，所述反射镜组包括三个反射镜设于装置内，用于改变光路走向。

22、本发明与现有技术相比的优点在于：

23、本发明解决连续波激光外差干涉测量过程中，较小频差无法应对高精度测量中高速测量的技术困难，装置结构紧凑、性能稳定；

24、本发明能够实现对大长度目标进行高精度、高速的测量需求，本方案利用声光移频的原理，使得单频氦氖激光可以实现连续光频率调制，在严格满足布拉格衍射条件即布拉格角时，能达到98%以上的衍射效率，当采用pid温度控制，减小声光晶体温度变化时，得到的双频激光频差漂移较少，结构简单；

25、本发明的方案，使得传统固定频差的双频激光大大扩展，能够用于远距离高速动态的目标运动特性测量，通过本方案能够获得一种结构紧凑、稳定，测量速度快、精度高、距离远、环境稳定性好的新型激光外差干涉测量系统，能够广泛应用于各类运动目标特征测量中。

1.大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：包括稳频氦氖激光管、声光移频器、分光合束组件及信号处理模块；

2.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：所述第三级分光镜将双频激光按2:8比例分成两束光，20%的光用于频率稳定性检测，80%的光用于外差干涉测距。

3.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：所述移频光的频差在1mhz至100mhz。

4.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：还包括温控系统；

5.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：还包括角度调节装置，所述角度调节装置包括支撑架、锁紧螺钉及蜗轮蜗杆传动组；

6.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：所述激光管调节装置包括两个夹紧结构和一个c型套管；

7.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：还包括光学结构，所述光学结构为倒装开普勒望远镜结构，准直光束并压缩激光发散角。

8.根据权利要求1所述的大频差外差气体激光干涉仪测距装置，其特征在于：所述反射镜组包括三个反射镜设于装置内，用于改变光路走向。