隨著科學技術的不斷發展，在很多領域對於(yu) 絕對距離測量精度提出了更高的需求。絕對距離測量是精密工程測量發展的重要推動力，高精度和絕對測距的大範圍特點， 具有重要的研宄價(jia) 值和国产成人在线观看免费网站前景。quDIS是在絕對距離測量方法上具有獨特的測量優(you) 勢，為(wei) 提高測量精度不斷發展和進步。
絕對距離測量方法研究
大量程、高精度的絕對距離測量方法主要分為(wei) 兩(liang) 類：一類是相幹測量，另一類是非相幹測量。相幹測量主要包括多波長幹涉測量、線性調頻幹涉測量以及基於(yu) 光學頻率梳的測量方法。非相幹測量則主要包括飛行時間法和相位測距法，飛行時間法通過測量激光信號在測量端與(yu) 目標端的飛行時間來計算被測的距離，測量距離大，可以達到幾十千米；相位測量法通過對激光光強進行正弦調製，然後通過測量目標端與(yu) 測量端的相位差來計算被測距離，本質上是將飛行時間轉化為(wei) 相位差進行測量，這種方法在大距離測量的時候由於(yu) 環境因素的影響會(hui) 導致回光能力的迅速衰減從(cong) 而引起較大的測量誤差，一般最高隻能達到0.1mm 的測量精度；相幹測量方法利用光的幹涉現象進行測量，測量精度較高，在一些高精度的国产成人在线观看免费网站中經常采用這幾種方法進行測量.
1． 多波長幹涉：
1977 年，C.R.Tilford 提出了多波長幹涉計量技術，和傳(chuan) 統的幹涉測距也有所不同，多波長幹涉測量也不需要導軌，而且不需要進行連續的幹涉條紋計數，隻需要分析各波長的幹涉級小數部分即可準確地解算出被測距離。多波長幹涉理論有兩(liang) 個(ge) 基本思想：一是利用多個(ge) 單波長組成一列長度不同的合成波長；二是利用不同長度的合成波長，多次進行幹涉測量，逐步求解被測距離，逼近被測真值。
可以看出，多波長幹涉和傳(chuan) 統幹涉儀(yi) 的最大不同之處就在於(yu) 多波長幹涉的被測距離的相位變化是由多個(ge) 波長同時決(jue) 定，即產(chan) 生一個(ge) 由合成波長決(jue) 定的相位差，整個(ge) 測量相當於(yu) 用一個(ge) 合成波長等價(jia) 於(yu) 好幾個(ge) 測量光波完成。在測量的過程中，選擇比較接近的兩(liang) 個(ge) 波長，可以得到的合成波長遠大於(yu) 任一波長，然後用此合成波長去測距。若隻采用單波長進行測量時，需要對相位差的整數部分和小數部分同時計數才能得到精確距離，並且計數過程一旦中斷就需要重新再次開始。而多波長幹涉測量隻需在選擇合適波長的情況下，然後通過隻需要測量相位差變化的小數部分就可得到被測距離。
當被測的目標距離較大時，可以先用一個(ge) 比較大的合成波長進行測量，得到一個(ge) 精度對較低的結果，根據測量的精度選擇一個(ge) 更小的合成波長再次進行測量，需要注意的是，新的合成波長的1/4 波長的大小要大於(yu) 使用較大的合成波長測量的測量精度，以保證兩(liang) 次測量結果合成時不會(hui) 出現測量結果模糊的問題。如果為(wei) 了進一步提高測量精度，可以選擇多個(ge) 不同大小的合成波長進行多次測量，將測量的結果進行合成就可得到一個(ge) 較為(wei) 精確的結果。多個(ge) 不同大小的合成波長就構成了合成波長鏈。
對於(yu) 多波長幹涉測量方法來說，測量結果主要取決(jue) 於(yu) 合成波長的大小，目前存在的主要問題是如何得到一個(ge) 高精度的大尺寸的合成波長，但是隨之產(chan) 生的問題是大尺寸的合成波長的實現需要高精度的激光光源。由於(yu) 當前光源技術的整體(ti) 水平不高，高於(yu) 毫米尺寸的高精度合成波長不易實現，導致多波長幹涉測量的測量範圍受到限製，因此，大規模国产成人在线观看免费网站測量還必須依靠其他技術獲得合成波長幹涉的整數級次，增加了整個(ge) 儀(yi) 器的複雜性。另外，采用這種測量方法，測量時間長，無法實現實時的高精度測量，在一些實時性要求高的場合不能使用。
2． 脈衝(chong) 飛行時間法測量：
基於(yu) 脈衝(chong) 飛行時間的激光測距原理是通過測量激光脈衝(chong) 的飛行時間來測量係統與(yu) 目標之間的距離。激光探測係統向目標發射一個(ge) 激光脈衝(chong) ，經過目標反射後測量所經曆的時間τ，則所測得距離為(wei) ：
式中， c 為(wei) 真空中的光速。
脈衝(chong) 激光測距技術具有測量範圍遠、精度較高、測距速度快、結構簡單等優(you) 點廣泛用於(yu) 軍(jun) 事、航天航空等領域。1973 年，美國NASA 在SKYLAB 衛星上安裝測高儀(yi) ，可以達到的測距範圍為(wei) 453km，測距精度為(wei) 15m。中科院上海光機所研製出來的便攜式測距儀(yi) ，用它對能產(chan) 生漫反射的水泥牆進行測距，測距範圍為(wei) 100m，測距精度0.5m。
雖然脈衝(chong) 飛行時間測距法可以測得的範圍比較遠，但是，由於(yu) 受到計時精度的限製，最高的精度能達到cm 數量級，在一些要求高精度的場合中，無法達到測量要求。另外，也容易受到外界信號的幹擾，而且信號處理也很繁瑣。因此，一些新的基於(yu) 激光特性的測距方法應運而生。
3． 基於(yu) 飛秒光學頻率梳測距法：
光學頻率梳實際上也是激光，隻不過是由鎖模激光器產(chan) 生的一種具有超短脈衝(chong) 的激光信號，這種脈衝(chong) 激光的特點是它擁有一係列頻率分布均勻的頻譜，這些頻譜就像是一把梳子上的齒，因而被稱作是光學頻率梳。而且這種飛秒激光具有三個(ge) 特點：超短的時域寬度、特別高的峰值功率和特別寬的光譜範圍。基於(yu) 飛秒光學頻率梳的測量方法是一種比較有潛力的測量方法，也是目前各研究機構研究的主流技術之一。目前基於(yu) 飛秒光學頻率梳的測量方法的研究成果較多，一些研究也達到了較高的測量精度。美國國家標準技術研究院的Hall 教授和德國馬普量子光學研究所的Hansch 教授通過對飛秒激光器載波包絡相移頻率及重複頻率的鎖定研製成功的光學頻率梳及其在光學頻率測量方麵的国产成人在线观看免费网站分享了2005 年的一半的諾貝爾物理學獎。
飛秒鎖模激光器通過鎖定飛秒激光器內(nei) 所有能夠振蕩的激光器縱模相位而形成周期性脈衝(chong) 。這些相互獨立的縱模利用鎖模技術建立時間上的同步關(guan) 係，並且各個(ge) 縱模之間的相位關(guan) 係是固定的。隨著飛秒激光技術與(yu) 激光測量技術的不斷發展與(yu) 創新，長度測量的精度和範圍也在不斷地提高。十數年來，有很多文章報道利用飛秒激光實現了微米甚至納米級精度的距離測量。
2000 年，日本計量院的K.M.等人首次利用飛秒激光進行絕對距離測。過測量飛秒脈衝(chong) 序列中的重複頻率以及它的高次諧波的相位的變化，在長度為(wei) 310m 的地下光學隧道中進行了測距實驗，測距範圍達到了 240m，分辨率達到50mm。
2011 年，美國計量標準中心的Tze-An Liu 在Coddington I 的基礎上，使用兩(liang) 台自由運轉的激光器基於(yu) 非線性光學采樣進行了測距實驗。在更新速率為(wei) 7KHz 的情況下，對大約 0.6m 處的目標距離實現了精度為(wei) 2mm的絕對距離測量。
在國內(nei) ，對於(yu) 飛秒激光測距的研究起步較晚，2012 年，天津大學超快激光研究室對飛秒激光的研究的現有基礎上，搭建了一台高重頻的飛秒激光器，采用了2010 年韓國高科技研究院的方案，在平衡光學互相關(guan) 技術的指導下，在52m 的自由空間路徑中，研究了飛秒激光飛行時間法測距，實驗結果表明，在1s 的平均時間下獲得了12nm 的測距精度。
2014 年，清華大學又采用2009 年美國標準局的Coddington I 的實驗方案，使用兩(liang) 台具有微小重複頻率差的激光器，通過讓采樣脈衝(chong) 序列對測量脈衝(chong) 序列進行掃描，並在晶體(ti) 中產(chan) 生和頻信號的方法提取測量脈衝(chong) 包絡，僅(jin) 憑借飛秒激光脈衝(chong) 的高時間分辨率本領，對距離約 39mm 的目標進行測量，在 2KHz 的更新速率下獲得了 1.48mm的測量精度。但是，整個(ge) 實驗係統很龐大而且極其複雜。
總的來說，以上幾種方法代表了絕對距離測量領域裏麵最基本的測量方法，都具有一定的国产成人在线观看免费网站場合和研究價(jia) 值，尤其是飛秒光學頻率梳，獲得了廣泛的研究，但是，要想實現工業(ye) 国产成人在线观看免费网站場合的需求，還有相當的一段距離要走。因此，在此基礎上，頻率掃描絕對距離測量就顯現出來自己的優(you) 勢了，不但測距範圍大，而且測距精度高。
4． 頻率掃描絕對測距法：
頻率掃描幹涉絕對測距技術是一種無需靶標或標記點、能夠快速測量漫反射體(ti) 表麵信息並且測量精度很高的測距方式，因此得到了人們(men) 的廣泛關(guan) 注。德國qutools国产黄色在线观看最新推出的皮米級別位移幹涉測量儀(yi) quDIS便是基於(yu) 上述頻率掃描原理的幹涉儀(yi) 。
傳(chuan) 統的幹涉測距法都是待測目標移動產(chan) 生的和參考光路不同的光程差，產(chan) 生幹涉現象。而除了光路長度的改變，在恒定路徑下激光波長的改變也會(hui) 導致信號的幹涉調製。通過激光器控製掃描波長，控製引入多個(ge) 波長變化，這樣避免了靜態狀態下的相對誤差。這種方法稱為(wei) “幹涉光譜學”。
“幹涉光譜法”與(yu) 飽和吸收室(GC)結合使用可以實現絕對距離的測量。
昊量光電最新推出的皮米精度位移幹涉儀(yi) quDIS通過將可調激光器的頻率鎖定到F-P幹涉儀(yi) 的的諧振頻率上，將幹涉儀(yi) 的位移測量轉換為(wei) 頻率變化的測量。當F-P腔長在變化時，其諧振峰的頻率也在發生變化，通過測量初始腔長，初始頻率和頻率變化，就可實現測量腔長。可調激光器的頻率變化可通過與(yu) 一個(ge) 穩頻激光器進行拍頻來測量。因這種方式將位移變化轉換為(wei) 了頻率變化，隻要保證頻率變化為(wei) 線性變化，就可以避免幹涉儀(yi) 的非線性誤差對測量結果的影響。同時其理論分辨率低可達到1pm。
昊量光電最新推出的皮米精度位移幹涉儀(yi) quDIS絕對距離測量方式就是基於(yu) 上文中提到的“拍頻”的方式，通過將內(nei) 部參考腔鎖頻，使其頻率和腔長保持恒定，這樣，通過測量頻率變化，就可以知道實時的腔長，也就是絕對距離。
皮米級精度位移激光幹涉儀(yi) quDIS主要功能介紹：
德國quDIS在原理上同樣采用激光幹涉法，不過與(yu) 傳(chuan) 統激光幹涉儀(yi) 相比，其集成了法珀腔（Reference cavity）及飽和吸收氣室（GC）作為(wei) 頻率校準參考，通過激光波長調諧掃描，比較兩(liang) 種不同的幹涉圖樣，可以實現其它設備所不具有的絕對距離測量，基於(yu) 這種獨特的測量方式，使得quDIS相對其他国产欧美在线位移測量大，且與(yu) 信號對比度無關(guan) ，由於(yu) 使用整個(ge) 幹涉模式來提取位移信息，因此不存在非線性誤差。
| 規格 | 參數 |
| 分辨率 | 1pm |
| 信號穩定性，相對距離 | ＜0.05nm |
| 相對測量精度 | 200nm/m |
| 信號穩定性，絕對距離 | ＜200nm |
| 絕對測量精度 | 2000nm/m |
| 相對/絕對測量帶寬 | 25KHz |
| 工作距離 | 0.2-5m |
| 目標速度 | 1m/s |
| 激光波長 | 1535nm |
關(guan) 鍵特性：
共焦位移傳(chuan) 感器
光纖幹涉儀(yi)
< 0.05 nm信號穩定性
絕對距離測量
工作距離0.2-5m
25kHz帶寬
3個(ge) 傳(chuan) 感器軸
柔性光纖傳(chuan) 感頭
主要国产成人在线观看免费网站：
慢漂移測量
振動分析
位置和角度
速度和加速度
質量控製
分層結構的間隙和邊緣測量
quDIS針對不同国产成人在线观看免费网站目標的傳(chuan) 感頭組合
所有国产成人在线观看免费网站都需要不同的準直、聚焦和光束輪廓要求，這取決(jue) 於(yu) 反射目標。激光束的成形是通過不同的傳(chuan) 感頭來實現的。除了聚焦頭和準直頭外，qutools還開發了適用於(yu) 惡劣環境的特殊頭，如真空或低溫。
| CB-2.3 | FF-50 | FF-50-1400 | FA-30-1000 | MI | |
| 傳感頭類型 | 準直 | 聚焦 | 聚焦 | 測量角度 | 邁克爾遜 |
| 焦距（mm） | - | 50 | 50-1400 | - | - |
| 工作距離範圍（mm） | 20-5000 | 50 ± 0.5 | 50 ± 0.5-1400±0.5 | 30-1000 | 20-5000 |
| 光斑尺寸(2w0) | 2.3 | 0.5 | 小於1 | - | 2.3 |
| 外形圖片 |  |  |  |  |  |
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