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1、第44卷第6期2012年12月南京航空J(rèn)ournalofNanjingUniver航天大學(xué)學(xué)報(bào)sityofAeronautics＆Astronautics光纖基線標(biāo)定激光測(cè)距儀方法研究史潔琴1何珂1徐永2V01．44No．6Dec．2012(1_北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京，100191；2．北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所，北京，100095)摘要：提出利用光纖基線代替野外基線標(biāo)定激光測(cè)距儀的方法，將室外基線引入到室內(nèi)。研究激光到光纖藕合方法并選取適當(dāng)?shù)鸟钌嵩?shù)，搭建穩(wěn)定的激光器到光纖高效耦合平
2、臺(tái)。對(duì)3段不同長(zhǎng)度光纖基線進(jìn)行了先程長(zhǎng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，分析了光波長(zhǎng)、溫度、聚焦透鏡、色散等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)獲得了穩(wěn)定的測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果偏差在2mm以?xún)?nèi)，驗(yàn)證了方法的可行性。關(guān)鍵詞：激光測(cè)距僅i室內(nèi)基線；標(biāo)定；先纖耦合中圖分類(lèi)號(hào)：TN247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005—2615(2012)06-0830—05ResearchonCalibrationofLaserRangefinderUsingOpticalFiberBaselineShiJieqinl，HeKel，XuYon92(1．Schoolo
3、fInstrumentScienceandOpto—electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing，100191，China；2．ChangchengInstituteofMetrology&Measurement，Beijing，100095，China)Abstract：Anovelschemeofcalibratingthelaserrangefinderusingopticalfiberbaselineisproposed．Couplingbetween
4、laserbeamandopticalfiberisstudiedfortheopticalcomponentsdesign．Byestablish—ingthecouplingsystembetweenlaserdiodeandopticalfiber，theoutdoorbaselineissuccessfullyre—placedbytheindooropticalfiber．Opticalpathlengthmeasurementexperimentsareconductedonthreekindsof
5、fibers．Effectsofwavelength，temperatureandmaterialdispersionontheexperimentresultsarediscussed．Stabledataarederivedintheexperiments，thedeviationisprovedtobewithin2mm，indi—catingthattheproposedcalibrationmethodisfeasible．Keywords：laserrangefinder；indoorbaselin
6、e；calibration；fibercoupling標(biāo)定激光測(cè)距儀的常用方法是野外基線場(chǎng)的六段比較法，但是野外基線場(chǎng)需要占用大量的土地資源，也受到天氣、環(huán)境等因素的影響[1]。因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者都致力于室內(nèi)檢定方法的研究。但室內(nèi)基線長(zhǎng)度往往較短，檢測(cè)結(jié)果精度不高，難以作為檢定基準(zhǔn)。為了增加室內(nèi)基線長(zhǎng)度，國(guó)外的研究者們用平面反射鏡來(lái)折疊光線馥]，達(dá)到延長(zhǎng)光路的目的，采用該方法能延長(zhǎng)室內(nèi)基線的長(zhǎng)度最大可達(dá)180～200m，但重復(fù)性誤差在毫米級(jí)且不穩(wěn)定，有的甚至達(dá)到分米級(jí)[3]，同時(shí)用于延長(zhǎng)和控制光路的反光鏡需要嚴(yán)格精
7、密加工和精確定位，難度較大。光纖具有直徑小、透光譜段寬、傳輸損耗低、傳輸光路靈活、占用空問(wèn)小等優(yōu)點(diǎn)，因此采用室內(nèi)光纖基線替代野外基線成為一種發(fā)展趨勢(shì)口“]，相關(guān)研究專(zhuān)家對(duì)利用光纖建立室內(nèi)基線進(jìn)行了研究，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)用光纖基線對(duì)激光測(cè)距儀的標(biāo)定，但光纖基線長(zhǎng)度只有30m左右，且穩(wěn)定重復(fù)性誤差也在毫米級(jí)[4]。本文根據(jù)激光測(cè)距儀光信號(hào)與光纖特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)耦合方式及透鏡與光纖參數(shù)的選擇，建立了激光器與光纖耦合模型，搭建穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)200m以?xún)?nèi)的光纖基線進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，獲取了穩(wěn)定的測(cè)量結(jié)果，并對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影
8、響的因收稿日期：2012—07—05；修訂日期：2012—09-12通訊作者：史潔琴，女，講師，1974年出生，E—mail：shjq@buaa．edu．cn。第6期史潔琴，等：光纖基線標(biāo)定激光鍘距儀方法研究831素進(jìn)行分析。與現(xiàn)有室內(nèi)光纖基線相比，用本文所述的光纖基線標(biāo)定測(cè)距儀方案可在空間較小的室內(nèi)環(huán)境下，滿(mǎn)足更長(zhǎng)距離、更高精度激光測(cè)距儀的校準(zhǔn)需求。1光纖基線標(biāo)定測(cè)距儀方法光纖標(biāo)定激
