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作者單位：上海交通大學(xué)電子工程系“區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)”國家重點實驗室。
引言
光電測距儀和全站型電子速測儀(以下簡稱全站儀)作為一種在多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的計量儀器，為保證精度和可靠性，必須對誤差進(jìn)行定期檢定和校正。目前這種檢定多在室外標(biāo)準(zhǔn)基線上采用多段基線組合比較法進(jìn)行。但這種方法成本大，維護(hù)困難，且易受環(huán)境因素的影響，因而國內(nèi)外一直致力于建立室內(nèi)檢定裝置，以取代室外基線，完成測距儀的檢定和校正。
光纖作為一種光傳輸介質(zhì)，以其良好的導(dǎo)光性和伸展性，成為激光測距室內(nèi)校正的理想選擇，已有文獻(xiàn)對其可行性進(jìn)行了分析。基于此，我們研制開發(fā)了基于光纖的激光測距校正系統(tǒng)。在該校正系統(tǒng)中，利用光纖模擬室外基線，使用全站儀對光纖光程進(jìn)行測量，其測量結(jié)果和光纖實際光程進(jìn)行比較，從而達(dá)到檢定和校正的目的。
為了得到被測光纖基線的實際光程，需要對光纖的光程長度進(jìn)行精確測量�，F(xiàn)有的光纖長度測量方法有光時域反射(OTDR)、光頻域反射(OFDR)、干涉法、脈沖法，相位法等。其中相位法測量范圍較大、精度高，能夠很好地滿足光纖基線的測量要求。因而，我們利用FPGA、直接數(shù)字合成(DDS)、數(shù)字鑒相等技術(shù)，設(shè)計和實現(xiàn)了基于相位法的電路測量系統(tǒng)，用于光纖光程的測量。該測量系統(tǒng)具有比全站儀更高的測量精度，從而對光纖基線的實際光程進(jìn)行標(biāo)定，以其標(biāo)定長度與全站儀測量結(jié)果進(jìn)行比較，完成全站儀的校正。
1 相位法測量的基本原理
相位法激光測量技術(shù)利用光調(diào)制信號在發(fā)射端和接收端之間的相位差來實現(xiàn)對被測目標(biāo)距離量或長度量的測量。
利用相位法測量光纖光程如圖1所示，一段光程為的光纖，其輸入輸出端分別為A、B，在A端輸入經(jīng)調(diào)制的光信號，在光纖中傳輸后在B點輸出。設(shè)調(diào)制信號在A的相位為φ0，在B點的相位為φ1，那么通過檢測兩端之間的相位差△φ=φ1-φ0，可得到L值。
![相位式光纖測量電路系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[圖]](http://gg1fic3.cn/blog/attachments/2012/10/1_201210180529481w9Ix.jpg)
設(shè)光調(diào)制信號的頻率為f，光速為v，則信號波長λ=v/f，那么![相位式光纖測量電路系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[圖]](http://gg1fic3.cn/blog/attachments/2012/10/1_201210180529482DLDj.jpg){kind=small}
。
調(diào)制信號可認(rèn)為是相位法測量的度量標(biāo)尺，稱之為“測尺”。測尺頻率越大，測量精度越高。由于測尺信號的周期重復(fù)性，使用一把測尺不能實現(xiàn)長度的準(zhǔn)確測量。因而使用一組(兩個或以上)測尺一起對三進(jìn)行測量，可同時保證測量的精度和范圍，得到準(zhǔn)確測量值。
2 相位法測量的電路實現(xiàn)
2．1 電路實現(xiàn)方案
利用相位法對光纖光程進(jìn)行測量的電路框圖如圖2所示。
![相位式光纖測量電路系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[圖]](http://gg1fic3.cn/blog/attachments/2012/10/1_20121018052948336Kb.jpg)
