基于阶次跟踪的FSI测距系统光频率非线性抑制方法

本文主要探讨了在激光频率扫描干涉（FSI）测距系统中，由于激光器输出光频率非线性导致的测量精度问题。FSI系统是通过快速扫描激光频率来测量目标的距离，然而，光频率的非线性变化会直接影响到测量结果的准确性。为了克服这一挑战，研究者提出了一种基于非平稳信号阶次跟踪的方法。 首先，作者从频域的角度深入分析了影响FSI测距系统精度的关键因素，其中光频率的非线性变化是重要因素之一。传统的测量方法可能无法准确补偿这种变化，因为非线性会导致频率与距离的关系不再是简单的线性关系。 该方法的核心步骤包括：利用法布里-珀罗标准具的透射信号进行光频率的间接测量。这种方法利用标准具作为参考，通过检测其透射信号的变化来推断激光频率的变化。接着，通过最小二乘法对光频率进行线性拟合，有效地校正了频率变化率，从而减小了非线性误差。 进一步，通过多项式拟合技术，研究人员确定了光频率的时间-频率数学表达式。这一步骤至关重要，因为它允许对频率随时间的复杂关系进行建模。通过构造等频率间隔点，进行逆向插值，将光频率转换成时间序列，这样就便于处理非平稳信号。 在时间序列上，对采样的干涉信号进行正向插值，重构等频率间隔采样的干涉信号。这样做的目的是保持频率的稳定性，以便于后续的频谱分析。通过对重构的干涉信号进行频谱分析，可以精确地提取出非平稳干涉信号的干涉频率，从而提高了测量精度。 研究结果显示，采用阶次跟踪技术可以在不设限待测距离的情况下，有效抑制激光器输出光频率的非线性影响。具体来说，在1000mm的测量范围内，这种方法显著提高了测量结果的空间分辨率，提升了36倍以上。这一突破对于提升FSI测距系统的稳定性和精度具有重要意义，为实际应用提供了有力的技术支持。 关键词集中在“测量”，“空间分辨率”，“非线性光频率”，“阶次跟踪”以及“法布里-珀罗标准具”上，这些词汇准确概括了文章的核心内容和技术手段。这篇文章提供了一种有效的解决FSI测距系统中光频率非线性问题的新策略，为精密测量领域提供了重要的理论支持和实践指导。