1、大型裝備制造正在向著高精度數(shù)字化的方向發(fā)展,在大空間范圍內(nèi)對工件尺寸和位姿的高效率高精度地測量是保證制造質(zhì)量和效率重要支撐技術(shù)。長度量是確定空間坐標(biāo)的基本約束之一,但傳統(tǒng)的長度測量方法卻難以完全滿足大型裝備制造業(yè)中對測量的需求。飛秒脈沖激光具有頻率穩(wěn)定、峰值能量高的特點,有潛力實現(xiàn)大尺寸高精度距離測量。本文使用光電探測器將飛秒脈沖激光轉(zhuǎn)化為高頻率高穩(wěn)定度的微波信號,測量其傳播過程中產(chǎn)生的相位變化從而獲取距離信息;通過調(diào)整重復(fù)頻率的方法解

2、相位,完成大尺寸空間內(nèi)的高精度距離測量。分析了相移測量中各環(huán)節(jié)的誤差,并搭建實驗平臺進(jìn)行了實驗驗證。為發(fā)展激光頻率梳的距離測量方法,滿足大尺寸高精度距離測量中新的要求提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。論文完成的主要工作有:
　　1、概括總結(jié)了現(xiàn)代先進(jìn)制造對精密測量技術(shù)的迫切需求及其特點,討論了傳統(tǒng)的激光測距方法及其特點。綜合應(yīng)用需求、技術(shù)發(fā)展及研究基礎(chǔ)三方面因素闡述課題來源及研究意義,概述飛秒激光頻率梳的特點及其在距離測量中的應(yīng)用前景。

3、>　　2、面對飛秒脈沖激光的特點及工業(yè)中實際的應(yīng)用需求,提取微波頻率梳中的頻率成分用于相移法距離測量。重點關(guān)注實現(xiàn)距離測量的關(guān)鍵技術(shù)。討論了高頻率高穩(wěn)定度的微波頻率信號的獲得過程,對比了傳統(tǒng)微波信號獲得過程中的限制,使距離測量的非線性誤差從本質(zhì)上得到了抑制。
　　3、針對相移法中測量精度和模糊距離之間的矛盾,提出了調(diào)整重復(fù)頻率,利用較小的頻率差值獲得大模糊距離進(jìn)行測量。使高精度的測量結(jié)果與合成波長的測量結(jié)果相融合,實現(xiàn)大尺寸空間內(nèi)

4、的高精度距離測量。
　　4、針對飛秒激光頻率梳在時域中光脈沖超短的特點,分析了空氣折射率波動和群速度色散帶來的光脈沖展寬、幅度波動和指向波動,以及這些影響最終導(dǎo)致的微波信號頻率穩(wěn)定度下降和微波信號幅度波動。合成鑒相誤差、頻率穩(wěn)定度誤差以及空氣折射率誤差得到了最終測量不確定度。
　　5、搭建實驗平臺,驗證了飛秒脈沖的重復(fù)頻率以及微波信號的頻率穩(wěn)定度分析。提取微波信號并進(jìn)行距離測量,通過調(diào)整重復(fù)頻率,大量程范圍內(nèi)獲得高精度的測量