Длинные измерения с использованием частотного разрешения гребенки

введение

Прецизионные измерения расстояния играют жизненно важную роль во многих областях, таких как промышленное измерение, измерение, автономная навигация, робототехника и дистанционное зондирование. Он способен точно определять и отображать объекты, обнаруживать небольшие изменения расстояния и с высокой точностью контролировать динамическую среду.

Прецизионное дальнометрическое измерение использует различные методы, в том числе лазерные технологии, такие как измерение времени полета (ToF), интерферометрия и FMCW непрерывных волн (FMCW) радар (световое обнаружение и дальнометрия). Эти методы используют принцип световых или электромагнитных волн для определения расстояния на основе измерения времени распространения или фазового сдвига.

лазерный локатор с двойной гребенкой

Лазерный радар с двойной гребенкой является передовой сенсорной технологией, которая сочетает в себе принципы времени полета (ToF) и интерферометрии, а также использует технологию усиления когерентных сигналов лазерного радара FMCW. Этот инновационный подход сочетает в себе преимущества этих технологий для достижения высокоточных и быстрых измерений абсолютного расстояния.

Традиционные лазерные радиолокационные системы обычно используют метод времени полета или интерферометрию для измерения расстояния. Метод времени полета измеряет время, необходимое лазерному импульсу для возвращения к целевому объекту и обратно, а интерферометрический метод анализирует интерферометрические изображения лазерного луча. Однако оба метода имеют ограничения с точки зрения точности, скорости или диапазона измерений.

Лазерный радар с двойной гребенкой преодолевает эти ограничения, используя две несколько разные частоты повторения. Когда излучаемый свет взаимодействует с целевым объектом, часть света отражается обратно. Часть света отражается рефлекторным зеркалом. Точные измерения расстояния могут быть получены путем интерференции света, отраженного одной частотой через цель и рефлекторное зеркало, со светом, расчесанным другой частотой, и измерения задержки между создаваемыми интерферометрическими картами.

Ключевыми определяющими факторами для двухлучевой лазерной РЛС являются ширина полосы пропускания импульсов, частота повторения и разность частот повторения. Используя эффект курсора (т.е. меняя роль локального генератора и генератора отбора проб в одном и том же процессе измерения), двухлучевой лазерный радар может достигать чрезвычайно длинного диапазона измерений без двусмысленности. Этот диапазон может простираться на сотни километров, что превышает потребности большинства практических применений. В то же время система способна поддерживать точность микронного уровня, определяемую длительностью импульса (обычно в субпикосекундном диапазоне) и скоростью сбора данных. Кроме того, лазерный радар с двойной гребенкой может получать интерференционные сигналы для достижения точности измерений на субволновом уровне. Эти комплексные характеристики делают двухлучевой лазерный радар мощной технологией.

Схема сигнала измерения расстояния в двухлучевом лазерном радаре. Измерение расстояния повторяется каждые 1 / дельта f ₃. Временные интервалы между целевыми и эталонными импульсами кодируют информацию о расстоянии. Расстояние может быть определено только по времени полета, а оптическая фаза может быть использована для оптимизации измерения расстояния.

лазерная РЛС с двойной гребенкой на основе однополостного лазера с двойной гребенкой

Использование однополостных лазеров с двойной гребенкой в двухлучевой лазерной радиолокационной системе имеет решающее значение для практического применения этой технологии. Благодаря однополостному дизайну система становится более компактной, что идеально подходит для интеграции в различные платформы и устройства. Использование одного лазерного источника устраняет сложные потребности в синхронизации и упрощает всю архитектуру системы.

Кроме того, однополостный метод лазера с двойной гребенкой имеет масштабируемость в производстве. Благодаря упрощенному дизайну, производственный процесс более эффективен и может обеспечить эффективное и экономичное производство двухлучевой лазерной радиолокационной системы. Эта масштабируемость особенно важна для широкого применения и коммерциализации этой технологии.

Преимущества точного ранжирования K2 Photonics

• Скорость сканирования

Однополостный лазер с двойной гребенкой может проводить измерения с высоким разрешением с более быстрой скоростью обновления до 100 кГц, а в особых случаях даже близко к 1 МГц.

• Высокая точность

Лазерный радар с двойной гребенкой обеспечивает отличную точность измерения, используя коэффициент растяжения времени для оптического отбора проб, чтобы гарантировать, что фемтосекундная точность записывает обратный импульс. Кроме того, использование оптической фазовой информации еще больше повышает точность измерений и обеспечивает точные и подробные функции измерения расстояния.

• Малый размер
Компактные радиолокационные системы могут быть разработаны с использованием компактных однополостных лазеров с двойной гребенкой, особенно тех, которые работают на повторяющихся частотах ГГц или более высоких частотах.

• Высокая чувствительность

когерентное усиление этого колебания в лазерном радаре с двойной гребенкой может обеспечить высокую чувствительность к обратному отражению. Кроме того, твердотельные лазеры с запирающим модулем генерируют лазеры со сверхнизким уровнем шума (RIN и Time) на высоких частотах, что позволяет проводить измерения с высокой чувствительностью и ограниченным шумом сыпучих частиц.