基于四波混频的调频激光测距系统振动补偿仿真研究

本文主要探讨了在双光路调频连续波激光测距系统中，振动对测距精度产生的影响以及一种创新的振动补偿方法。在常规的测距过程中，振动会导致光程差的变化转化为额外的相位调制，进而使拍频信号的频谱变得复杂，多普勒效应使得信号频移，这使得传统的测距方式无法准确地根据拍频频率计算出实际距离。 针对这一问题，研究者提出了一种基于四波混频效应的振动补偿策略。四波混频技术的核心是利用两个频率扫描信号，一个原频率扫描信号和一个新产生的扫描信号，其方向与原信号相反。当这两个信号混合时，会产生新的信号，其中包含了振动影响的信息。通过测量这两个信号的混合结果，即拍频信号，可以有效地抵消振动带来的干扰。这种方法的关键在于，它不需要直接测量振动的位移，而是通过信号处理间接地消除振动影响。 在实验验证中，当扫描带宽设定为10纳米，待测距离为5米，且待测目标以2赫兹的频率进行100微米的周期性位移时，采用该振动补偿方法后，测量标准差显著降低，从补偿前的1.062毫米减小到了仅为29微米。这表明该方法在实际应用中能够有效抑制振动对测距的负面影响，提高了测量的精确度。 此外，这种振动补偿方法的优点在于简化了系统的硬件设计，因为它不需要复杂的振动传感器来直接监测振动，而是通过信号处理技术间接实现振动补偿，降低了系统的复杂性和成本。因此，这种方法对于提升调频连续波激光测距系统的稳定性和可靠性具有重要意义，为实际工业和科研应用提供了有效的解决方案。