本发明公开了一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，利用单频激光器和两个声光调制器产生带有多普勒频移信息的拍频信号，同时可调谐激光器经过测量干涉光路也会产生含有多普勒信息的测量拍频信号，对这两个测量拍频信号进行处理即可消除振动对频率扫描干涉绝对测距系统的影响。该发明相比较于双可调谐激光器测量系统，降低了硬件成本和装置复杂度，同时单频激光器相比较于可调谐激光器体积和质量更小，更易于集成和在现场使用，双可调谐激光器也需要有同样的频率调制速度，这在目前几乎是做不到的，因为可调谐激光器普遍存在调频非线性的现象，而本发明使用单频激光器，很好的避免了这个问题。
1.一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，其特征在于，利用单频激光器、可调谐激光器、两个声光调制器、若干耦合器、光环形器、准直透镜、压电位移台、目标镜、粗波分复用器得到两个含有多普勒频移信息的测量拍频信号，两个所述测量拍频信号包含了待测目标镜的振动信息；利用可调谐激光器、延时光纤得到辅助拍频信号；采用所述辅助拍频信号消除可调谐激光器调频非线性对两个所述测量拍频信号产生的影响后，对两个所述测量拍频信号进行处理，消除振动对频率扫描干涉绝对测距系统的影响,计算得出消除振动影响的距离值；具体包括以下步骤：测距信号的产生：
1‑1步骤、单频激光器产生单频信号，可调谐激光器产生频率扫描信号；所述单频信号经过第一分束器分为A路和B路，所述频率扫描信号经过第二分束器分为C路和D路，A路、B路、C路进入测量干涉系统，D路进入辅助干涉系统；
1‑2步骤、测量干涉系统中：A路信号经过第二声光调制器达到第一耦合器，C路信号经过第三分束器分为E路和F路，E路信号与A路信号在第一耦合器耦合并送入光环形器；所述光环形器采用带有第一、第二、第三端口，用来将光循环地从第一端口传输到第二端口，从第二端口传输到第三端口的3端口光环形器，所述光环形器的第一端口与所述第一耦合器的输出相连接，第二端口与准直透镜相连接，第三端口连接至第三耦合器的一个输入端；B路信号经过第一声光调制器达到第二耦合器，F路信号与B路信号在第二耦合器耦合并送入第三耦合器的另一个输入端；所述A路与E路激光经过第一耦合器、光环形器、准直透镜，经目标镜反射后，原路返回进入所述光环形器，再进入所述第三耦合器的一个输入端，其中A路激光与B路激光在第三耦合器汇合并发生干涉，E路激光与F路激光在第三耦合器汇合并发生干涉，由于来自单频激光器的A路激光、B路激光与来自可调谐激光器的E路激光、F路激光为两个频率段的激光信号，采用粗波分复用器将两个频率段的激光信号分开，A路激光与B路激光在第一光电探测器上形成第一测量拍频信号，E路激光与F路激光在第二光电探测器上形成第二测量拍频信号；
1‑3步骤、辅助干涉系统中：D路信号经过第四分束器分为G路和H路，G路激光经过长度恒定且已知光程差的延时光纤后进入第四耦合器，G路激光与H路激光在第四耦合器汇合并发生干涉，第四耦合器的输出端连接至第三光电探测器，G路激光与H路激光在第三光电探测器上形成辅助拍频信号；
其中，A路和B路形成了一路测量干涉光路、E路和F路形成了另一路测量干涉光路，G路和H路形成了参考干涉光路；
同步数据采集系统对测量干涉系统产生的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号以及辅助干涉系统产生的辅助拍频信号进行同步采样，步骤如下：
2‑1、同步数据采集系统的初始化，设置采样时间ts、采样频率fs；
2‑2、数据采集，采集过程中对同步数据采集系统采集到第一测量拍频信号、第二测量拍频信号和辅助拍频信号进行错误检测判断，如果没有错误则进行下一步骤，否则重新执行2‑2步骤；
目前使用的可调谐激光器输出的光频率并非完全线性调制，当输出的光频率并非完全线性调制时，测量拍频信号会发生严重的展宽现象，从而导致极大的测量误差，因此，采用辅助干涉系统消除测量干涉系统的调频非线性的影响，具体包括以下步骤：
3‑1步骤、将经过同步数据采集系统的辅助拍频信号作为时钟信号，对第一测量拍频信号和第二测量拍频信号同时进行等光频重采样；
3‑2步骤、对于运动物体，A路激光和B路激光将产生干涉，由于第一测量拍频信号和第二测量拍频信号均含有物体的运动信息，故将等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘得到新信号，新信号包含两个余弦项，其中一个频率中包含多普勒频移的余弦项为干扰项，另一个频率中不包含多普勒频移的余弦项为所需项；利用快速傅里叶变换或chirp‑z变换求得所需项的频率，根据所需项的频率求得待测真实距离值。
2.根据权利要求1所述的一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，其特征在于，3‑1步骤具体包括：所述第一测量拍频信号表示为：
P1(t)＝Acos{2π[(10‑fd)t+fdτ+f0τ+80×10τ]} (1)式(1)中，P1(t)为第一测量拍频信号，A表示第一测量拍频信号的振幅，fd表示由于物体运动导致测量拍频信号中引入的多普勒频移，f0表示单频激光器的频率，τ表示待测距离对应的时间延迟，t表示时间；
式(2)中，P2(t)为第二测量拍频信号，B表示第二测量拍频信号的振幅，α1表示可调谐激光器的调制速度，f1表示可调谐激光器发射激光的初始频率，ε1(t)表示偏离理想线性扫频的频率非线性误差；
式(3)中，P3(t)为辅助拍频信号，M表示辅助拍频信号的振幅，τr表示参考干涉光路的光程差对应的时间延迟；
取辅助拍频信号的峰谷值位置点对第一测量拍频信号和第二测量拍频信号进行重采样，其结果为：式(4)中，P1(k)为重采样后的第一测量拍频信号；式(5)中，P2(k)为重采样后的第二测量拍频信号。
3.根据权利要求2所述的一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，其特征在于，3‑2步骤具体包括：将等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘得到新信号：
式(6)中，P4(k)为等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘得到新信号；由式(6)可知，第一个余弦项的频率项 里包含了多普勒频移fd，为干扰项；第二个余弦项的频率项 里没有了多普勒频移fd，为所需项；
设重采样后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号的点数为N，对新信号进行chirp‑z变换求得所需项频率，所需项频率的频谱峰值位置为p，则峰值点频率fbeat计算公式为：由式(6)第二个余弦项的频率项 得到：
一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法
技术领域
[0001] 本发明涉及频率扫描干涉绝对测距领域，特别涉及一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法。
背景技术
[0002] 绝对距离测量系统可用于距离测量高达几十米，相对不确定度小于3ppm，这在测量领域具有重大意义。绝对距离测量系统可以提高大型装配件在飞机制造，汽车工程和现代风车叶片生产等领域的制造效率和精度。目前的绝对距离测量系统通常基于三种不同的光学方法：飞行时间法，合成波长法，频率扫描干涉测量法。频率扫描干涉绝对测距技术是一种无需靶标或标记点、能够快速测量漫反射体表面信息并且测量精度很高的测距方式，因此得到了人们的广泛关注。
[0003] 但在实际测量中，随着振动引起的多普勒效应的存在，距离谱会变宽，这将导致测量误差比光程差的实际变化大1000倍以上。为了解决这种振动的影响，Swinkels等采用一个三角波频率扫描的激光器，通过四个连续的相位测量解算消除振动影响的距离值；Jia等将频率扫描干涉绝对测距技术与时变卡尔曼滤波器相结合来跟踪目标的瞬时运动，对于运动速度为1mm/s的目标，测量标准差仅为2.5μm。
发明内容
[0004] 针对现有待测目标在实际应用场合、很难保证测量处于完全静止条件下，传统的频率扫描干涉绝对测距系统测量误差很大的情况，本发明提出一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，利用单频激光器加两个声光调制器、可调谐激光器分别产生包含振动信息的测量拍频信号，通过对这两个拍频信号进行处理以消除振动对频率扫描干涉绝对测距系统的影响，而辅助拍频信号用来消除可调谐激光器调频非线性对测量拍频信号产生的影响。本发明无需两个可调谐激光器，而是将双可调谐激光器系统中的一个可调谐激光器换成了单频激光器，降低了硬件成本和装置复杂度，同时不采用实时测量出振动位移进行补偿的方式，而是通过两个同步的测量拍频信号直接获取抵消振动位移的距离值，简化了算法，使得频率扫描干涉绝对测距系统的应用范围更广。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，利用单频激光器、可调谐激光器、两个声光调制器、若干耦合器、光环形器、准直透镜、压电位移台、目标镜、粗波分复用器得到两个含有多普勒频移信息的测量拍频信号，两个所述测量拍频信号包含了待测目标镜的振动信息；利用可调谐激光器、延时光纤得到辅助拍频信号；采用所述辅助拍频信号消除可调谐激光器调频非线性对两个所述测量拍频信号产生的影响后，对两个所述测量拍频信号进行处理，消除振动对频率扫描干涉绝对测距系统的影响,计算得出消除振动影响的距离值。
[0006] 进一步的，本发明一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，具体包括以下步骤：
[0007] 测距信号的产生：
[0008] 1‑1步骤、单频激光器产生单频信号，可调谐激光器产生频率扫描信号；所述单频信号经过第一分束器分为A路和B路，所述频率扫描信号经过第二分束器分为C路和D路，A路、B路、C路进入测量干涉系统，D路进入辅助干涉系统；
[0009] 1‑2步骤、测量干涉系统中：A路信号经过第二声光调制器达到第一耦合器，C路信号经过第三分束器分为E路和F路，E路信号与A路信号在第一耦合器耦合并送入光环形器；所述光环形器采用带有第一、第二、第三端口，用来将光循环地从第一端口传输到第二端口，从第二端口传输到第三端口的3端口光环形器，所述光环形器的第一端口与所述第一耦合器的输出相连接，第二端口与准直透镜相连接，第三端口连接至第三耦合器的一个输入端；B路信号经过第一声光调制器达到第二耦合器，F路信号与B路信号在第二耦合器耦合并送入第三耦合器的另一个输入端；所述A路与E路激光经过第一耦合器、光环形器、准直透镜，经目标镜反射后，原路返回进入所述光环形器，再进入所述第三耦合器的一个输入端，其中A路激光与B路激光在第三耦合器汇合并发生干涉，E路激光与F路激光在第三耦合器汇合并发生干涉，由于来自单频激光器的A路激光、B路激光与来自可调谐激光器的E路激光、F路激光为两个频率段的激光信号，采用粗波分复用器将两个频率段的激光信号分开，A路激光与B路激光在第一光电探测器上形成第一测量拍频信号，E路激光与F路激光在第二光电探测器上形成第二测量拍频信号；
[0010] 1‑3步骤、辅助干涉系统中：D路信号经过第四分束器分为G路和H路，G路激光经过长度恒定且已知光程差的延时光纤后进入第四耦合器，G路激光与H路激光在第四耦合器汇合并发生干涉，第四耦合器的输出端连接至第三光电探测器，G路激光与H路激光在第三光电探测器上形成辅助拍频信号；
[0011] 其中，A路和B路形成了一路测量干涉光路、E路和F路形成了另一路测量干涉光路，G路和H路形成了参考干涉光路；
[0012] 同步数据采集：
[0013] 同步数据采集系统对测量干涉系统产生的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号以及辅助干涉系统产生的辅助拍频信号进行同步采样，步骤如下：
[0014] 2‑1、同步数据采集系统的初始化，设置采样时间ts、采样频率fs；
[0015] 2‑2、数据采集，采集过程中对同步数据采集系统采集到第一测量拍频信号、第二测量拍频信号和辅助拍频信号进行错误检测判断，如果没有错误则进行下一步骤，否则重新执行2‑2步骤；
[0016] 数据处理：
[0017] 目前使用的可调谐激光器输出的光频率并非完全线性调制，当输出的光频率并非完全线性调制时，测量拍频信号会发生严重的展宽现象，从而导致极大的测量误差，因此，采用辅助干涉系统消除测量干涉系统的调频非线性的影响，具体包括以下步骤：
[0018] 3‑1步骤、将经过同步数据采集系统的辅助拍频信号作为时钟信号，对第一测量拍频信号和第二测量拍频信号同时进行等光频重采样；
[0019] 3‑2步骤、对于运动物体，A路激光和B路激光将产生干涉，由于第一测量拍频信号和第二测量拍频信号均含有物体的运动信息，故将等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘得到新信号，新信号包含两个余弦项，其中一个频率中包含多普勒频移的余弦项为干扰项，另一个频率中不包含多普勒频移的余弦项为所需项；利用快速傅里叶变换或chirp‑z变换求得所需项的频率，根据所需项的频率求得待测真实距离值。
[0020] 其中，3‑1步骤具体包括：
[0021] 所述第一测量拍频信号表示为：
[0022] P1(t)＝Acos{2π[(106‑fd)t+fdτ+f0τ+80×106τ]} (1)
[0023] 式(1)中，P1(t)为第一测量拍频信号，A表示第一测量拍频信号的振幅，fd表示由于物体运动导致测量拍频信号中引入的多普勒频移，f0表示单频激光器的频率，τ表示待测距离对应的时间延迟，t表示时间；
[0024] 所述第二测量拍频信号表示为：
[0025]
[0026] 式(2)中，P2(t)为第二测量拍频信号，B表示第二测量拍频信号的振幅，α1表示可调谐激光器的调制速度，f1表示可调谐激光器发射激光的初始频率，ε1(t)表示偏离理想线性扫频的频率非线性误差；
[0027] 辅助拍频信号的表达式为：
[0028]
[0029] 式(3)中，P3(t)为辅助拍频信号，M表示辅助拍频信号的振幅，τr表示参考干涉光路的光程差对应的时间延迟。
[0030] 取辅助拍频信号的峰谷值位置点对第一测量拍频信号和第二测量拍频信号进行重采样，其结果为：
[0031]
[0032]
[0033] 式(4)中，P1(k)为重采样后的第一测量拍频信号；式(5)中，P2(k)为重采样后的第二测量拍频信号。
[0034] 其中，3‑2步骤具体包括：
[0035] 将等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘得到新信号：
[0036]
[0037] 式(6)中，P4(k)为等光频重采样过后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘得到新信号；由式(6)可知，第一个余弦项的频率项 里包含了多普勒频移fd，为干扰项；第二个余弦项的频率项 里没有了多普勒频移fd，为所需项；
[0038] 设重采样后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号的点数为N，对新信号进行chirp‑z变换求得所需项频率，所需项频率的频谱峰值位置为p，则峰值点频率fbeat计算公式为：
[0039]
[0040] 由式(6)第二个余弦项的频率项 得到：
[0041]
[0042] 结合式(7)和式(8)，可得：
[0043]
[0044] 待测距离的计算公式为：
[0045]
[0046] 式(10)中，R为待测真实距离值，c为光速。
[0047] 本发明的有益效果是：
[0048] 在原有频率扫描干涉绝对测距系统的基础上增加了一个单频激光器和两个声光调制器，其目的是产生带有目标镜振动信息的拍频信号，而可调谐激光器发出的光经过测量干涉系统后也能产生含有目标镜振动信息的拍频信号，对这两个拍频信号进行处理，便可获取消除振动影响的距离值，此方法相对于双可调谐激光器方法来说，降低了硬件成本和装置复杂度，且不需要保证两个可调谐激光器的扫频速度一致(往往这个要求很难达到，因为目前市面上的可调谐激光器输出的光都不是完全线性调制的)，与此同时，对于实际应用环境，本系统的集成也比较方便，可调谐激光器往往体积较大，而单频激光器则体积小、重量轻，本发明所设计的系统实用性更强。
附图说明
[0049] 图1为本发明一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法的流程图；
[0050] 图2为本发明所用的频率扫描干涉绝对测距系统装置的结构示意图。
[0051] 附图标注：1、单频激光器；2、第一分束器；3、第二声光调制器；4、第三分束器；5、第一声光调制器；6、第一耦合器；7、第二耦合器；8、光环形器；9、第三耦合器；10、准直透镜；11、粗波分复用器；12、压电位移台和目标镜；13、第一光电探测器；14、第二光电探测器；15、测量干涉系统；16、辅助干涉系统；17、第三光电探测器；18、第四耦合器；19、延时光纤；20、第四分束器；21、第二分束器；22、可调谐激光器；23、同步数据采集系统；24、数据处理系统；
[0052] P1、第一测量拍频信号；P2、第二测量拍频信号；P3、辅助拍频信号；P4、重采样后的第一测量拍频信号和第二测量拍频信号相乘所得的新信号。
具体实施方式
[0053] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0054] 本发明提出了一种使用单频激光器、声光调制器加上原有的频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，并通过理论推导验证了其可行性。
[0055] 本发明所用的频率扫描干涉绝对测距系统装置如附图2所示，包括单频激光器1和可调谐激光器22，所述单频激光器1经过第一分束器2分为A路和B路，所述可调谐激光器22经过第二分束器21分为C路和D路，A路、B路、C路进入测量干涉系统15，D路进入辅助干涉系统16。
[0056] 所述测量干涉系统15中：A路信号进过第二声光调制器3达到第一耦合器6，C路信号经过第三分束器4分为E路和F路，E路信号与A路信号在第一耦合器6耦合并送入光环形器8；所述光环形器8采用带有第一、第二、第三端口，用来将光循环地从第一端口传输到第二端口，从第二端口传输到第三端口的3端口光环形器，所述光环形器8的第一端口与所述第一耦合器6的输出相连接，第二端口与准直透镜10相连接，第三端口连接至第三耦合器9的一个输入端；B路信号经过第一声光调制器5达到第二耦合器7，F路信号与B路信号在第二耦合器7耦合并送入第三耦合器9的另一个输入端；所述A路与E路激光经过第一耦合器6、光环形器8、准直透镜10，经目标镜反射后，原路返回进入所述光环形器8，再进入所述第三耦合器9的一个输入端，其中A路激光与B路激光在第三耦合器9汇合并发生干涉，E路激光与F路激光在第三耦合器9汇合并发生干涉，由于来自单频激光器1的A路激光、B路激光与来自可调谐激光器22的E路激光、F路激光为两个频率段的激光信号(即，A路激光、B路激光处于同一个频率段，E路激光、F路激光处于同一个频率段，而这两个频率段并不相交)，故将第三耦合器9的输出端接一个粗波分复用器11，粗波分复用器11用以分开两个频率段的激光信号，A路激光与B路激光在第一光电探测器13上形成第一测量拍频信号P1，E路激光与F路激光在第二光电探测器14上形成第二测量拍频信号P2。
[0057] 所述辅助干涉系统16中：D路信号经过第四分束器20分为G路和H路，G路激光经过长度恒定且已知光程差的延时光纤19后进入第四耦合器18，G路激光与H路激光在第四耦合器18汇合并发生干涉，第四耦合器18的输出端连接至第三光电探测器17，G路激光与H路激光在第三光电探测器17上形成辅助拍频信号P3。
[0058] 所述第一光电探测器13、第二光电探测器14、第三光电探测器17的输出分别接至同步数据采集系统23的三个通道，同步数据采集系统23的输出接至数据处理系统24。
[0059] 本发明一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法，利用单频激光器1、可调谐激光器22、第一声光调制器5和第二声光调制器3、若干耦合器、光环形器8、准直透镜10、压电位移台和目标镜12、粗波分复用器11等得到含有多普勒频移信息的第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2，所述第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2包含了待测目标镜的振动信息；利用可调谐激光器22、延时光纤19等得到辅助拍频信号P3；采用所述辅助拍频信号P3消除可调谐激光器22调频非线性对所述第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2产生的影响后，对所述第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2进行处理，消除振动对频率扫描干涉绝对测距系统的影响,计算得出消除振动影响的距离值。其具体实现的步骤如下：
[0060] 按照图2所示搭建实验装置，然后如图1所示，频率扫描干涉绝对测距系统装置中先打开可调谐激光器22和单频激光器1，然后设置可调谐激光器22的参数(扫描带宽及扫描速度)、压电位移台的参数(振动频率和振动幅度)、同步数据采集系统23的参数(采样频率及采样时间)。
[0061] 设备预热及初始化以后，开始进行频率扫描干涉绝对测距，具体步骤如下：
[0062] 测距信号的产生
[0063] 1‑1步骤、单频激光器1产生频率单一的单频信号，可调谐激光器22产生频率扫描信号；所述单频信号经过第一分束器2分为A路和B路，所述频率扫描信号经过第二分束器21分为C路和D路，A路、B路、C路进入测量干涉系统15，D路进入辅助干涉系统16；
[0064] 1‑2步骤、测量干涉系统15中：A路信号进过第二声光调制器3达到第一耦合器6，C路信号经过第三分束器4分为E路和F路，E路信号与A路信号在第一耦合器6耦合并送入光环形器8；所述光环形器8采用带有第一、第二、第三端口，用来将光循环地从第一端口传输到第二端口，从第二端口传输到第三端口的3端口光环形器，所述光环形器8的第一端口与所述第一耦合器6的输出相连接，第二端口与准直透镜10相连接，第三端口连接至第三耦合器9的一个输入端；B路信号经过第一声光调制器5达到第二耦合器7，F路信号与B路信号在第二耦合器7耦合并送入第三耦合器9的另一个输入端；所述A路与E路激光经过第一耦合器6、光环形器8、准直透镜10，经目标镜12反射后，原路返回进入所述光环形器10，再进入所述第三耦合器9的一个输入端，其中A路激光与B路激光在第三耦合器9汇合并发生干涉，E路激光与F路激光在第三耦合器9汇合并发生干涉，由于来自单频激光器1的A路激光、B路激光与来自可调谐激光器22的E路激光、F路激光为两个频率段的激光信号(即，A路激光、B路激光处于同一个频率段，E路激光、F路激光处于同一个频率段，而这两个频率段并不相交)，故将第三耦合器9的输出端接一个粗波分复用器11，粗波分复用器11用以分开两个频率段的激光信号，A路激光与B路激光在第一光电探测器13上形成第一测量拍频信号P1，E路激光与F路激光在第二光电探测器14上形成第二测量拍频信号P2；
[0065] 1‑3步骤、辅助干涉系统16中：D路信号经过第四分束器20分为G路和H路，G路激光经过长度恒定且已知光程差的延时光纤19后进入第四耦合器18，G路激光与H路激光在第四耦合器18汇合并发生干涉，第四耦合器18的输出端连接至第三光电探测器17，G路激光与H路激光在第三光电探测器17上形成辅助拍频信号P3；
[0066] 其中，A路和B路形成了一路测量干涉光路、E路和F路形成了另一路测量干涉光路，G路和H路形成了参考干涉光路。
[0067] 同步数据采集
[0068] 同步数据采集系统23对测量干涉系统15产生的第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2以及辅助干涉系统16产生的辅助拍频信号P3进行同步采样，步骤如下：
[0069] 2‑1、同步数据采集系统23的初始化，设置采样时间ts、采样频率fs；
[0070] 2‑2、数据采集，采集过程中对同步数据采集系统23采集到第一测量拍频信号P1、第二测量拍频信号P2和辅助拍频信号P3进行错误检测判断，如果没有错误则进行下一步骤，否则重新执行2‑2步骤。
[0071] 数据处理
[0072] 目前使用的可调谐激光器22输出的光频率并不能完全线性调制，当输出的光频率并非完全线性调制时，测量拍频信号会发生严重的展宽现象，从而导致极大的测量误差，为此在这里需要辅助干涉系统16来消除测量干涉系统15的调频非线性的影响，具体包括以下步骤：
[0073] 3‑1步骤、将经过同步数据采集系统23的辅助拍频信号P3作为时钟信号，对第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2同时进行等光频重采样；
[0074] 3‑2步骤、对于运动物体，A路激光和B路激光将产生干涉，由于第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2均含有物体的运动信息，故将等光频重采样过后的第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2相乘得到新信号P4，新信号P4包含两个余弦项，其中一个包含多普勒频移的余弦项为干扰项，另一个不包含多普勒频移的余弦项为所需项；利用快速傅里叶变换或chirp‑z变换精确求得所需项的频率，根据所需项的频率求得待测真实距离值。
[0075] 下面结合具体公式对本发明一种频率扫描干涉绝对测距系统的振动补偿方法作进一步说明：
[0076] 设置第一声光调制器5频率为81MHz，第二声光调制器3频率为80MHz，则对于运动目标来说，第一光电探测器13探测到的第一测量拍频信号P1可以表示为：
[0077] P1(t)＝Acos{2π[(106‑fd)t+fdτ+f0τ+80×106τ]} (1)
[0078] 式(1)中，P1(t)为第一测量拍频信号P1，A表示第一测量拍频信号P1的振幅，fd表示由于物体运动导致测量拍频信号中引入的多普勒频移，f0表示单频激光器1的频率，τ表示待测距离对应的时间延迟，t表示时间。
[0079] 第二光电探测器14探测到的第二测量拍频信号P2可以表示为：
[0080]
[0081] 式(2)中，P2(t)为第二测量拍频信号P2，B表示第二测量拍频信号P2的振幅，α1表示可调谐激光器22的调制速度，f1表示可调谐激光器22发射激光的初始频率，ε1(t)表示偏离理想线性扫频的频率非线性误差。
[0082] 为了消除调频非线性的影响，在此使用辅助干涉系统16的辅助拍频信号P3对第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2进行重采样(第一测量拍频信号P1虽然并没有非线性项，但为了能够对第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2进行同步处理，所以在此也对第一测量拍频信号P1进行重采样)，辅助拍频信号P3的表达式为：
[0083]
[0084] 式(3)中，P3(t)为辅助拍频信号P3，M表示辅助拍频信号P3的振幅，τr表示参考干涉光路的光程差对应的时间延迟。
[0085] 取辅助拍频信号P3的峰谷值位置点对第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2进行重采样，其结果为：
[0086]
[0087]
[0088] 式(4)中，P1(k)为重采样后的第一测量拍频信号P1，式(5)中，P2(k)为重采样后的第二测量拍频信号P2。由式(4)可以看出第一测量拍频信号P1中的非线性项已经消除，将重采样后的第一测量拍频信号P1与第二测量拍频信号P2相乘可得：
[0089]
[0090] 式(6)中，P4(k)为新信号P4，由式(6)可知，第一个余弦项的频率项里包含了多普勒频移fd，为干扰项；第二个余弦项的频率项
里没有了多普勒频移fd，为频率单一的项，即为所需项，且相对于式(2)第二个余弦项大大减少了相位调制。干扰项与所需项的频率相差2MHz左右，故两者分布在频率域的不同区域(频率差由第一声光调制器5和第二声光调制器3的频率差决定，可根据实际需要选择)，因此能够很容易的区分出所需项。
[0091] 设重采样后的第一测量拍频信号P1和第二测量拍频信号P2的点数为N，对新信号P4进行chirp‑z(或快速傅里叶变换或其他可获得精确频率的算法)变换求得所需项频率，所需项频率的频谱峰值位置为p，则峰值点频率fbeat计算公式为：
[0092]
[0093] 由式(6)第二个余弦项的频率项 得到：
[0094]
[0095] 结合式(7)和式(8)，可得：
[0096]
[0097] 待测距离的计算公式为：
[0098]
[0099] 式(10)中，R为待测真实距离值，c为光速。由式(10)可知，通过本发明的方法，振动对频率扫描干涉绝对测距技术的影响已经消除。
[0100] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
