利用深度相位调制微波伪梳干涉技术的高精度位移测量系统

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：High-Precision Displacement Measurement System Using Deep Phase Modulation Microwave Pseudo-Comb Interferometry

提出一种基于深度相位调制的微波干涉位移测量系统，利用多阶贝塞尔谐波频谱信息计算干涉相位与调制深度，实现低复杂度伪梳结构，将工作频段移至低噪声区域。结合apFFT算法和信任域反射非线性最小二乘算法，消除盲区，仿真与实验表明，在18GHz、15dB信噪比下，20米测量距离时位移精度超过50μm。

　　

摘要：

本文介绍了一种基于深度相位调制（DPM）的同频微波干涉位移测量系统。该系统利用多阶贝塞尔谐波频谱信息来计算干涉相位和调制深度。这种方法实现了低硬件复杂度的伪梳状结构，提高了测量精度，并将工作范围扩展到了低噪声区域。调制深度能够消除整数波长引起的不确定性，而干涉相位则提供了精确的周期内信息，从而实现跨多个波长的宽范围、无歧义的测量。基于全相位快速傅里叶变换（apFFT）的频谱分析和基于信赖域反射的多参数非线性最小二乘（LS）算法使得干涉相位的求解过程没有盲区。仿真和实验结果验证了该系统的性能：在18 GHz频率下，信噪比（SNR）为15 dB，测量距离为20 m时，位移精度可达到50 μm。