本發(fā)明屬于相位激光測(cè)量技術(shù)，主要涉及一種相位激光測(cè)距裝置與方法。

背景技術(shù)：
大尺寸測(cè)量在發(fā)展大型精密機(jī)械制造、重大科技工程、航空航天工業(yè)、船舶工業(yè)和微電子裝備業(yè)等大型光機(jī)電一體化裝備加工制造中備受關(guān)注，其中幾米至幾百米范圍的大尺寸測(cè)量是航空航天器及巨型船舶中的大型零部件加工和整體裝配的重要基礎(chǔ)，其測(cè)量方法與設(shè)備性能的優(yōu)劣直接影響工件質(zhì)量及裝配精度，進(jìn)而影響整套裝備的運(yùn)行質(zhì)量、性能及壽命。多測(cè)尺相位測(cè)距方法利用一組從大到小的測(cè)尺波長(zhǎng)對(duì)被測(cè)距離進(jìn)行逐級(jí)精化測(cè)量，解決了測(cè)量范圍和測(cè)量精度之間的相互矛盾，能在數(shù)百米超長(zhǎng)作用距離內(nèi)達(dá)到亞毫米至微米級(jí)的靜態(tài)測(cè)量精度。在多測(cè)尺相位激光測(cè)距技術(shù)中，盡管多測(cè)尺逐級(jí)測(cè)量的方式兼顧了測(cè)量范圍與測(cè)量精度的需求，但由于光源技術(shù)的限制，粗測(cè)尺與精測(cè)尺不能夠同時(shí)產(chǎn)生并進(jìn)行相位測(cè)量，造成了測(cè)量時(shí)間過長(zhǎng)，測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)性差的問題，另一方面由于在多測(cè)尺相位激光測(cè)距技術(shù)中以測(cè)尺波長(zhǎng)大小為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)尺波長(zhǎng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性直接影響激光測(cè)距的精度，因此如何獲得高穩(wěn)定性可溯源的粗測(cè)尺與精測(cè)尺波長(zhǎng)，并且使之同時(shí)參與測(cè)量是目前提高多測(cè)尺相位激光測(cè)距精度與實(shí)時(shí)性的主要問題。在長(zhǎng)距離甚至超長(zhǎng)距離的測(cè)量背景下，光源的輸出功率是重要的方面之一，通過對(duì)現(xiàn)有的激光光源分析可知，目前比較常用的光源為氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、固體激光器和染料激光器。其中氣體激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光束質(zhì)量好，但同時(shí)其輸出功率有限，文獻(xiàn)[曾明,丁金星,袁曉東.提高穩(wěn)頻He-Ne激光器輸出功率的研究.光學(xué)學(xué)報(bào).1996.1]提到常用的He-Ne激光器最大輸出功率也只在5毫瓦以內(nèi)，不能滿足長(zhǎng)距離測(cè)量的需要。而半導(dǎo)體激光器是一種高效率、寬波段、便于調(diào)制的激光器，其最大輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體激光器，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，符合超長(zhǎng)距離的測(cè)距的發(fā)展要求和趨勢(shì)。在絕對(duì)距離測(cè)量中另一關(guān)鍵點(diǎn)是測(cè)尺的穩(wěn)定性與可溯源性，它與光源技術(shù)有關(guān)，通過對(duì)相位激光測(cè)距法激光的光源技術(shù)的分析可知，目前國內(nèi)外相位法的調(diào)制手段有電流直接調(diào)制、光調(diào)制和模間拍頻調(diào)制等。直接電流調(diào)制法利用半導(dǎo)體激光器，光強(qiáng)隨電流變化而變化的特點(diǎn)，來對(duì)半導(dǎo)體激光器的輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，具有簡(jiǎn)單易調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)[SiyuanLiu,JiubinTanandBinkeHou.MulticycleSynchronousDigitalPhaseMeasurementUsedtoFurtherImprovePhase-ShiftLaserRangeFinding.Meas.Sci.Technol.2007,18:1756–1762]與專利[多頻同步調(diào)制的大量程高精度快速激光測(cè)距裝置與方法,公開號(hào)：CN1825138]都闡述了一種基于半導(dǎo)體激光器的電流調(diào)制方法，其采用多頻同步合成的復(fù)合信號(hào)對(duì)激光輸出功率進(jìn)行同步調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了在同一時(shí)刻得到多頻調(diào)制測(cè)距中各測(cè)尺頻率針對(duì)被測(cè)距離的測(cè)量結(jié)果，但是為了獲得線性調(diào)制，使工作點(diǎn)處于輸出特性曲線的直線部分，必須在加調(diào)制信號(hào)電流的同時(shí)加一適當(dāng)?shù)钠秒娏魇蛊漭敵鲂盘?hào)不失真，直流偏置的引入加大了功耗，在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)溫度升高，會(huì)影響輸出光功率的穩(wěn)定性，導(dǎo)致調(diào)制波形變形，且隨著調(diào)制頻率的增加，調(diào)制深度會(huì)降低，導(dǎo)致調(diào)制波形變形，不能進(jìn)行高頻調(diào)制，限制了精測(cè)尺波長(zhǎng)的大小及穩(wěn)定度；另一方面在大尺寸測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用過程中，激光在長(zhǎng)距離傳輸過程中容易造成激光功率的損失，造成對(duì)調(diào)制波波形的影響，進(jìn)而影響測(cè)尺的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定度，其測(cè)尺的頻率穩(wěn)定度一般小于10-7。利用光調(diào)制方法主要為聲光調(diào)制法和電光調(diào)制法，其調(diào)制帶寬受到激光光束直徑等等多因素的影響，也會(huì)帶來波形變形，特別是在高頻(千兆赫茲)時(shí)就更為嚴(yán)重，因此它所形成大的測(cè)尺，測(cè)量精度由于受到最大測(cè)尺頻率的限制而難以提高。利用激光器不同模式輸出所形成的拍頻信號(hào)作為測(cè)尺的方法，稱為模間調(diào)制。此方法的調(diào)制帶寬與激光器的腔長(zhǎng)相關(guān)，He-Ne激光器穩(wěn)頻技術(shù)成熟，它的頻率穩(wěn)定度高，由其所獲得的測(cè)尺的穩(wěn)定度高，專利[高精度多頻同步相位激光測(cè)距裝置與方法,公開號(hào)：CN102419166]和專利[基于雙聲光移頻的多頻同步相位激光測(cè)距裝置與方法,公開號(hào)：CN102305591A]都利用了He-Ne激光器的模間調(diào)制并結(jié)合聲光移頻技術(shù)，獲得了高精度的精測(cè)尺和粗測(cè)尺，但該方法所產(chǎn)生的測(cè)尺不具備可溯源性，其測(cè)量時(shí)絕對(duì)測(cè)尺長(zhǎng)度需另一檢測(cè)系統(tǒng)給出，增加了測(cè)量的復(fù)雜性；另一方面，這種利用外差法獲得精測(cè)尺相位的方法，其處理信號(hào)的頻率較高，會(huì)對(duì)后續(xù)的相位測(cè)量難度和測(cè)量精度造成一定的影響，假定測(cè)相精度為0.05°，距離測(cè)量精度要達(dá)到1um-10um，則信號(hào)頻率至少為2GHz-20GHz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出信號(hào)處理電路的帶寬。專利[超外差式接收裝置以及接收方法、以及接收裝置用半導(dǎo)體集成電路,公開號(hào)：CN102484492A]都介紹了一種超外差干涉信號(hào)處理技術(shù)，清華大學(xué)張存滿[張存滿等，超外差干涉絕對(duì)距離測(cè)量研究綜述，光學(xué)技術(shù)1998，(1):7-9.]介紹了超外差的絕對(duì)距離測(cè)量方法，該方法降低了信號(hào)的處理頻率，更容易達(dá)到較高的測(cè)量精度。但該技術(shù)有三個(gè)需要改進(jìn)的方面：第一，該技術(shù)只能得到一個(gè)測(cè)尺，且不具備可溯源性，不能進(jìn)行多測(cè)尺測(cè)量，更談不上多測(cè)尺的同步性；第二，超外差得到測(cè)尺波長(zhǎng)較小，一般在微米量級(jí)，只能用于表面微形狀的測(cè)量。第三，由于使用多頻率測(cè)量和傳統(tǒng)的帶有偏振分光鏡的抗混疊測(cè)量光路，不可避免的產(chǎn)生非線性周期誤差和頻率混疊，對(duì)相位的測(cè)量精度造成影響。為了提高激光器輸出頻率的穩(wěn)定性，出現(xiàn)了以碘飽和吸收穩(wěn)頻激光器的輸出激光頻率作為穩(wěn)頻基準(zhǔn)的穩(wěn)頻方法，利用碘的飽和吸收譜線對(duì)He-Ne激光器和半導(dǎo)體激光器進(jìn)行偏頻鎖定控制。我國也進(jìn)行了研究，例如專利ZL200910072518.5和專利ZL200910072519.X等都描述了一種利用碘飽和吸收He-Ne穩(wěn)頻激光器的偏頻鎖定裝置，使偏頻鎖定后的激光輸出頻率具有很高的頻率穩(wěn)定度，具有輸出頻率可溯源的優(yōu)點(diǎn)，但激光的輸出頻率達(dá)到1014Hz，所對(duì)應(yīng)的測(cè)尺在400-700nm之間，測(cè)量范圍在nm級(jí)別，不能用于遠(yuǎn)距離激光測(cè)距，亟需一種將高頻率穩(wěn)定度激光頻率轉(zhuǎn)換為可溯源的大范圍激光測(cè)距測(cè)尺，并使之同步產(chǎn)生的技術(shù)。綜上所述，在激光測(cè)距領(lǐng)域，存在著三個(gè)問題需要解決，第一，超長(zhǎng)波長(zhǎng)和超短波長(zhǎng)的同步產(chǎn)生，使之兼顧測(cè)量精度與測(cè)量范圍，第二，高精度可溯源測(cè)尺的產(chǎn)生，以提高測(cè)尺波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度，并減少測(cè)量波長(zhǎng)需另外系統(tǒng)給出的步驟，第三，減小非線性周期誤差和頻率混疊對(duì)測(cè)量精度的影響。本發(fā)明針對(duì)這三個(gè)問題提出解決方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決在現(xiàn)有相位激光測(cè)距技術(shù)中存在的超長(zhǎng)波長(zhǎng)和超短波長(zhǎng)的不能同步產(chǎn)生，激光測(cè)尺不可直接溯源和非線性周期誤差和頻率混疊的問題，提供一種抗光學(xué)混疊的可溯源精測(cè)尺半導(dǎo)體激光測(cè)距裝置與方法，達(dá)到增加測(cè)距靈活性、簡(jiǎn)化測(cè)距步驟、提高測(cè)量效率、精度及實(shí)時(shí)性的目的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種抗光學(xué)混疊的可溯源精測(cè)尺半導(dǎo)體激光測(cè)距裝置，其特征在于：所述裝置由測(cè)尺生成單元、激光移頻單元、抗混疊測(cè)量光路和相位測(cè)量單元組成，其中測(cè)尺生成單元發(fā)出的激光輸出到激光移頻單元的輸入端，激光移頻單元的輸出光束和輸出到抗混疊測(cè)量光路，抗混疊測(cè)量光路的輸出信號(hào)I3，I4，I5，I6分別輸入到相位測(cè)量單元；所述測(cè)尺生成單元的結(jié)構(gòu)是：頻率基準(zhǔn)激光器發(fā)射的激光束到達(dá)分光器的輸入端，分光器的第一個(gè)輸出端連接一號(hào)半導(dǎo)體激光器輸入端,一號(hào)半導(dǎo)體激光器輸出端連接一號(hào)偏振片的輸入端，所述分光器的第二個(gè)輸出端連接二號(hào)半導(dǎo)體激光器輸入端，二號(hào)半導(dǎo)體激光器的輸出端連接二號(hào)偏振片的輸入端，穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的一個(gè)輸出端連接三號(hào)偏振片的輸入端；所述激光移頻單元的結(jié)構(gòu)是：一號(hào)半波片的輸入端連接一號(hào)偏振片的輸出端，一號(hào)半波片的輸出端連接一號(hào)偏振分光鏡的輸入端，一號(hào)偏振分光鏡的一個(gè)輸出端連接一號(hào)反射鏡的輸入端，一號(hào)偏振分光鏡的另一個(gè)輸出端連接激光合光器的一個(gè)輸入端，一號(hào)反射鏡的輸出端連接一號(hào)激光移頻器的一個(gè)輸入端，一號(hào)DDS信號(hào)源的輸出端連接一號(hào)激光移頻器的另一個(gè)輸入端，一號(hào)激光移頻器的輸出端連接激光合光器的一個(gè)輸入端，分光鏡的輸入端連接二號(hào)偏振片的輸出端，分光鏡的一個(gè)輸出端連接二號(hào)反射鏡的輸入端，分光鏡的另一個(gè)輸出端連接激光合光器的一個(gè)輸入端，二號(hào)反射鏡的輸出端連接二號(hào)激光移頻器的一個(gè)輸入端，二號(hào)激光移頻器的另一個(gè)輸入端連接二號(hào)DDS信號(hào)源的輸出端，二號(hào)激光移頻器的輸出端連接激光合光器的一個(gè)輸入端，三號(hào)激光移頻器的一個(gè)輸入端連接三號(hào)偏振片的輸出端，三號(hào)激光移頻器的另一個(gè)輸入端連接三號(hào)DDS信號(hào)源的輸出端，三號(hào)激光移頻器的輸出端連接激光合光器的一個(gè)輸入端，激光合光器輸出參考激光光束和測(cè)量激光光束；所述抗混疊測(cè)量光路的結(jié)構(gòu)是：參考激光光束射向二號(hào)分光鏡，經(jīng)二號(hào)分光鏡反射進(jìn)入角錐棱鏡形成激光光束a，經(jīng)二號(hào)分光鏡透射進(jìn)入?yún)⒖祭忡R形成激光光束b，激光光束a由角錐棱鏡反射回到二號(hào)分光鏡，再經(jīng)二號(hào)分光鏡透射形成激光光束c，反射形成激光光束d，激光光束b由參考棱鏡反射回到二號(hào)分光鏡，再經(jīng)二號(hào)分光鏡透射形成激光光束e，反射形成激光光束f，所述的測(cè)量激光光束射向二號(hào)分光鏡，經(jīng)二號(hào)分光鏡透射進(jìn)入測(cè)量棱鏡形成激光光束g，反射進(jìn)入角錐棱鏡形成激光光束h，激光光束g經(jīng)測(cè)量棱鏡反射進(jìn)入二號(hào)分光鏡，再經(jīng)二號(hào)分光鏡透射形成激光光束j，反射形成激光光束i，激光光束h經(jīng)角錐棱鏡反射進(jìn)入二號(hào)分光鏡，再經(jīng)二號(hào)分光鏡透射形成激光光束l，反射形成激光光束k，所述的激光光束c與激光光束i重合，并穿過四號(hào)偏振片進(jìn)入一號(hào)光電接收器的輸入端，所述的激光光束d與激光光束j重合，并穿過五號(hào)偏振片進(jìn)入二號(hào)光電接收器的輸入端，所述的激光光束e與激光光束k重合，并穿過七號(hào)偏振片進(jìn)入四號(hào)光電接收器的輸入端，所述的激光光束f與激光光束l重合，并穿過六號(hào)偏振片進(jìn)入三號(hào)光電接收器的輸入端；所述相位測(cè)量單元的結(jié)構(gòu)是：一號(hào)光電接收器和四號(hào)光電接收器的輸出端分別與一號(hào)低通濾波器和二號(hào)低通濾波器的輸入端相連，一號(hào)低通濾波器和二號(hào)低通濾波器的輸出端與混頻器的輸入端相連，混頻器的輸出端連接相位測(cè)量計(jì)的輸入端，二號(hào)光電接收器和三號(hào)光電接收器分別與三號(hào)低通濾波器和四號(hào)低通濾波器的輸入端相連，三號(hào)低通濾波器和四號(hào)低通濾波器的輸出端與相位測(cè)量計(jì)的輸入端相連。一種如權(quán)利要求1所述抗光學(xué)混疊的可溯源精測(cè)尺He-Ne激光測(cè)距裝置的測(cè)距方法，其特征在于：具體步驟如下：步驟一、開啟頻率基準(zhǔn)激光器、穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器、一號(hào)半導(dǎo)體激光器和二號(hào)半導(dǎo)體激光器，在經(jīng)過預(yù)熱和穩(wěn)頻之后，穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器輸出頻率穩(wěn)定的激光，一號(hào)半導(dǎo)體激光器和二號(hào)半導(dǎo)體激光器通過反饋控制將輸出頻率鎖定在頻率基準(zhǔn)激光器的一定頻率范圍之內(nèi)，從穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)過偏振片后只剩頻率為v1的水平偏振方向激光，從一號(hào)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的偏頻鎖定激光經(jīng)過偏振片后只剩頻率為v2的水平偏振方向激光，二號(hào)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的偏頻鎖定激光經(jīng)過偏振片后剩下頻率為v3的垂直偏振方向激光；步驟二、由步驟一所形成的三束激光進(jìn)入激光移頻單元，其中頻率為v2的激光束，經(jīng)過半波片和一號(hào)偏振分光鏡后分出兩束偏振方向互相垂直的激光，其中一路經(jīng)過激光移頻器，由DDS信號(hào)源驅(qū)動(dòng)激光移頻器，移頻頻率為f1，另一路不移頻，頻率為v3的激光經(jīng)分光鏡后也分為兩路一路經(jīng)過激光移頻器，移頻頻率為f2，頻率為v1的激光，經(jīng)過三號(hào)激光移頻器進(jìn)行移頻，移頻頻率為f4，得到頻率為v4＝v1+f4的激光，最后各種頻率的激光共有五種頻率，分別為v2、v3、v4、v2+f1和v3+f2，經(jīng)過激光合光器的部分合光，將頻率為v2+f1和v3+f2的激光合成一束，形成參考激光光束，頻率為v2、v3、v4的激光合成測(cè)量激光光束，并分別出射到抗混疊測(cè)量光路；步驟三、參考激光光束經(jīng)二號(hào)分光鏡分為激光光束a和激光光束b，測(cè)量激光光束經(jīng)二號(hào)分光鏡分為激光光束g和激光光束h，激光光束b與激光光束h分別經(jīng)參考棱鏡和角錐棱鏡反射后，在二號(hào)分光鏡分光面上的一點(diǎn)會(huì)合形成兩束干涉光束，其中一條光束經(jīng)偏振方向與v4成45度的六號(hào)偏振片進(jìn)入三號(hào)光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，再通過四號(hào)低通濾波器后得到包含精測(cè)尺信號(hào)相位信息的電信號(hào)，其頻率為f1-f2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v2-v3|，另一條光束經(jīng)偏振方向與v4相同的七號(hào)偏振片后，得到頻率為v4、v2的水平偏振方向的激光，再進(jìn)入到四號(hào)光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到的電信號(hào)經(jīng)過二號(hào)低通濾波器后其輸出電信號(hào)的頻率為v4-v2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v4-v2|；步驟四、測(cè)量開始時(shí)，參考棱鏡固定不動(dòng)，移動(dòng)測(cè)量棱鏡至目標(biāo)端，測(cè)量距離為L(zhǎng)，激光光束g經(jīng)測(cè)量棱鏡反射后，與激光光束a在二號(hào)分光鏡的另一點(diǎn)處匯聚形成干涉光束，再經(jīng)分光鏡分光形成兩束干涉激光，其中一束經(jīng)偏振方向與v4成45度的五號(hào)偏振片進(jìn)入二號(hào)光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，再通過三號(hào)低通濾波器后得到包含精測(cè)尺信號(hào)相位信息的電信號(hào)，其頻率為f1-f2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v2-v3|，另一條光束經(jīng)偏振方向與v4相同的四號(hào)偏振片后，得到頻率為v4、v2的水平偏振方向的激光，再進(jìn)入到一號(hào)光電接收器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到的電信號(hào)經(jīng)過一號(hào)低通濾波器后其輸出電信號(hào)的頻率為v4-v2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v4-v2|；步驟五、將頻率為v4-v2的兩個(gè)信號(hào)接入混頻器，降低兩信號(hào)的頻率，然后送入相位測(cè)量計(jì)，得到兩頻率的相位差Φ1，將頻率為f1-f2的電信號(hào)送入相位測(cè)量計(jì)進(jìn)行測(cè)相，得到兩信號(hào)的相位差Φ2，根據(jù)公式求得粗測(cè)尺的距離測(cè)量值Lc，并將其代入公式求得精測(cè)尺的相位整數(shù)值其中floor(x)函數(shù)返回x值的整數(shù)部分，最后根據(jù)公式求得被測(cè)距離值：式中：c為光速，n為環(huán)境的空氣折射率。本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：第一，本發(fā)明提出了一種基于半導(dǎo)體激光器的可溯源精測(cè)尺產(chǎn)生方法與裝置，該裝置與方法利用頻率基準(zhǔn)型碘穩(wěn)頻激光器對(duì)兩臺(tái)半導(dǎo)體激光器輸出的激光進(jìn)行偏頻鎖定控制，并利用穩(wěn)頻后的兩個(gè)激光以超外差形式形成激光測(cè)距精測(cè)尺，使精測(cè)尺波長(zhǎng)可直接溯源到頻率/波長(zhǎng)基準(zhǔn)激光器，并可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整穩(wěn)頻控制點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)精測(cè)尺波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加了測(cè)距的靈活性，克服了現(xiàn)有測(cè)距裝置中測(cè)尺不可直接溯源的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化了一般測(cè)距裝置在絕對(duì)測(cè)長(zhǎng)時(shí)測(cè)尺波長(zhǎng)需另一檢測(cè)系統(tǒng)需給出的步驟，提高了測(cè)量效率與精度，這是本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有裝置的創(chuàng)新點(diǎn)之一。第二，本發(fā)明提出了一種基于外差與超外差結(jié)合的多測(cè)尺相位同步獲取方法與裝置。該裝置與方法利用激光移頻器對(duì)部分頻率的激光進(jìn)行移頻，產(chǎn)生多種頻率的激光，并同時(shí)利用外差方法和超外差方法分別獲得粗測(cè)尺和精測(cè)尺，進(jìn)而使之同時(shí)參與測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了粗精測(cè)尺相位的同步測(cè)量，縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了測(cè)量結(jié)果的實(shí)時(shí)性。通過外差與超外差相結(jié)合的激光干涉技術(shù)獲得測(cè)試相位信號(hào)，消除了共模干擾，提高了測(cè)尺的穩(wěn)定度，同時(shí)降低了相位測(cè)量電路接收信號(hào)的頻率，降低電路設(shè)計(jì)的難度，這是本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有裝置的創(chuàng)新點(diǎn)之二。第三，本發(fā)明采用基于偏頻鎖定的半導(dǎo)體激光器作為測(cè)尺發(fā)生光源，使半導(dǎo)體激光頻率鎖定在碘穩(wěn)頻吸收峰上，具有頻率穩(wěn)定度高的優(yōu)點(diǎn)，且半導(dǎo)體激光光源輸出激光能量大，回光能量強(qiáng)，信噪比較高，更加有利于長(zhǎng)距離的測(cè)量，在一定程度上克服了一般氣體激光器由于輸出光能量微弱而導(dǎo)致的回光能量微弱，信噪比低，甚至造成系統(tǒng)無法正常工作的問題。這是本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有裝置的創(chuàng)新點(diǎn)之三。第四，本發(fā)明了提出了一種多頻率抗混疊干涉方法與裝置。該裝置與方法中參考光和測(cè)量光經(jīng)不同路徑達(dá)到抗混疊測(cè)量光路，在抗混疊測(cè)量光路中的干涉鏡組中參考光和測(cè)量光經(jīng)不同路徑進(jìn)行兩次干涉實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)距離的測(cè)量，由于兩光束無混疊，消除由于光學(xué)器件或者光源偏振方向不理想而產(chǎn)生偏振光泄露和混疊，從而在原理上避免了非線性周期誤差和頻率混疊誤差。這是本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有裝置的創(chuàng)新點(diǎn)之四。附圖說明圖1為本發(fā)明的激光測(cè)距裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為測(cè)尺生成單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為激光移頻單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為參考信號(hào)光束干涉示意圖；圖5為測(cè)量信號(hào)光束干涉示意圖；圖6為抗混疊測(cè)量光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為相位測(cè)量單元結(jié)構(gòu)示意圖圖中件號(hào)說明：1、測(cè)尺生成單元、2、激光移頻單元、3、抗混疊測(cè)量光路、4、相位測(cè)量單元、5、頻率基準(zhǔn)激光器、6、分光器、7、一號(hào)半導(dǎo)體激光器、8、一號(hào)偏振片、9、二號(hào)半導(dǎo)體激光器、10、二號(hào)偏振片、11、穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器、12、三號(hào)偏振片、13、一號(hào)半波片、14、一號(hào)偏振分光鏡、15、一號(hào)反射鏡、16、一號(hào)激光移頻器、17、一號(hào)DDS信號(hào)源、18、分光鏡、19、二號(hào)反射鏡、20、二號(hào)激光移頻器、21、二號(hào)DDS信號(hào)源、22、三號(hào)激光移頻器、23、三號(hào)DDS信號(hào)源、24、激光合光器、25、參考激光光束、26、測(cè)量激光光束、27、二號(hào)分光鏡、28、角錐棱鏡、29、測(cè)量棱鏡、30、參考棱鏡、31、一號(hào)光電接收器、32、四號(hào)偏振片、33、五號(hào)偏振片、34、二號(hào)光電接收器、35、六號(hào)偏振片、36、三號(hào)光電接收器、37、七號(hào)偏振片、38、四號(hào)光電接收器、39、一號(hào)低通濾波器、40、二號(hào)低通濾波器、41、三號(hào)低通濾波器、42、四號(hào)低通濾波器、43、混頻器、44、相位測(cè)量計(jì)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。一種抗光學(xué)混疊的可溯源精測(cè)尺半導(dǎo)體激光測(cè)距裝置，其特征在于：所述裝置由測(cè)尺生成單元1、激光移頻單元2、抗混疊測(cè)量光路3和相位測(cè)量單元4組成，其中測(cè)尺生成單元1發(fā)出的激光輸出到激光移頻單元2的輸入端，激光移頻單元2的輸出參考激光光束25和測(cè)量激光光束26輸出到抗混疊測(cè)量光路3，抗混疊測(cè)量光路3的輸出信號(hào)I3，I4，I5，I6分別輸入到相位測(cè)量單元4；所述測(cè)尺生成單元1的結(jié)構(gòu)是：頻率基準(zhǔn)激光器5發(fā)射的激光束到達(dá)分光器6的輸入端，分光器6的第一個(gè)輸出端連接一號(hào)半導(dǎo)體激光器7輸入端,一號(hào)半導(dǎo)體激光器7輸出端連接一號(hào)偏振片8的輸入端，所述分光器6的第二個(gè)輸出端連接二號(hào)半導(dǎo)體激光器9輸入端，二號(hào)半導(dǎo)體激光器9的輸出端連接二號(hào)偏振片10的輸入端，穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器11的一個(gè)輸出端連接三號(hào)偏振片12的輸入端；所述激光移頻單元2的結(jié)構(gòu)是：一號(hào)半波片13的輸入端連接一號(hào)偏振片8的輸出端，一號(hào)半波片13的輸出端連接一號(hào)偏振分光鏡14的輸入端，一號(hào)偏振分光鏡14的一個(gè)輸出端連接一號(hào)反射鏡15的輸入端，一號(hào)偏振分光鏡14的另一個(gè)輸出端連接激光合光器24的一個(gè)輸入端，一號(hào)反射鏡15的輸出端連接一號(hào)激光移頻器16的一個(gè)輸入端，一號(hào)DDS信號(hào)源17的輸出端連接一號(hào)激光移頻器16的另一個(gè)輸入端，一號(hào)激光移頻器16的輸出端連接激光合光器24的一個(gè)輸入端，分光鏡18的輸入端連接二號(hào)偏振片10的輸出端，分光鏡18的一個(gè)輸出端連接二號(hào)反射鏡19的輸入端，分光鏡18的另一個(gè)輸出端連接激光合光器24的一個(gè)輸入端，二號(hào)反射鏡19的輸出端連接二號(hào)激光移頻器20的一個(gè)輸入端，二號(hào)激光移頻器20的另一個(gè)輸入端連接二號(hào)DDS信號(hào)源21的輸出端，二號(hào)激光移頻器20的輸出端連接激光合光器24的一個(gè)輸入端，三號(hào)激光移頻器22的一個(gè)輸入端連接三號(hào)偏振片12的輸出端，三號(hào)激光移頻器22的另一個(gè)輸入端連接三號(hào)DDS信號(hào)源23的輸出端，三號(hào)激光移頻器22的輸出端連接激光合光器24的一個(gè)輸入端，激光合光器24輸出參考激光光束25和測(cè)量激光光束26；所述抗混疊測(cè)量光路3的結(jié)構(gòu)是：參考激光光束25射向二號(hào)分光鏡27，經(jīng)二號(hào)分光鏡27反射進(jìn)入角錐棱鏡28形成激光光束a25-1，經(jīng)二號(hào)分光鏡27透射進(jìn)入?yún)⒖祭忡R30形成激光光束b25-2，激光光束a25-1由角錐棱鏡28反射回到二號(hào)分光鏡27，再經(jīng)二號(hào)分光鏡27透射形成激光光束c25-3，反射形成激光光束d25-4，激光光束b25-2由參考棱鏡30反射回到二號(hào)分光鏡27，再經(jīng)二號(hào)分光鏡27透射形成激光光束e25-5，反射形成激光光束f25-6，所述的測(cè)量激光光束26射向二號(hào)分光鏡27，經(jīng)二號(hào)分光鏡27透射進(jìn)入測(cè)量棱鏡29形成激光光束g26-1，反射進(jìn)入角錐棱鏡28形成激光光束h26-2，激光光束g26-1經(jīng)測(cè)量棱鏡29反射進(jìn)入二號(hào)分光鏡27，再經(jīng)二號(hào)分光鏡27透射形成激光光束j26-4，反射形成激光光束I26-3，激光光束h26-2經(jīng)角錐棱鏡28反射進(jìn)入二號(hào)分光鏡27，再經(jīng)二號(hào)分光鏡27透射形成激光光束l26-6，反射形成激光光束k26-5，所述的激光光束c25-3與激光光束I26-3重合，并穿過四號(hào)偏振片32進(jìn)入一號(hào)光電接收器31的輸入端，所述的激光光束d25-4與激光光束j26-4重合，并穿過五號(hào)偏振片33進(jìn)入二號(hào)光電接收器34的輸入端，所述的激光光束e25-5、與激光光束k26-5重合，并穿過七號(hào)偏振片37進(jìn)入四號(hào)光電接收器38的輸入端，所述的激光光束f25-6與激光光束l26-6重合，并穿過六號(hào)偏振片35進(jìn)入三號(hào)光電接收器36的輸入端；所述相位測(cè)量單元4的結(jié)構(gòu)是：一號(hào)光電接收器31和四號(hào)光電接收器38的輸出端分別與一號(hào)低通濾波器39和二號(hào)低通濾波器40的輸入端相連，一號(hào)低通濾波器39和二號(hào)低通濾波器40的輸出端與混頻器43的輸入端相連，混頻器43的輸出端連接相位測(cè)量計(jì)44的輸入端，二號(hào)光電接收器34和三號(hào)光電接收器36分別與三號(hào)低通濾波器41和四號(hào)低通濾波器42的輸入端相連，三號(hào)低通濾波器42和四號(hào)低通濾波器42的輸出端與相位測(cè)量計(jì)44的輸入端相連。所述激光移頻單元2的一、二、三號(hào)激光移頻器16、20、22包括聲光移頻器、電光移頻器，且移動(dòng)頻率可以調(diào)節(jié)。所述測(cè)尺生成單元1中一、二號(hào)半導(dǎo)體激光器7、9為基于頻率基準(zhǔn)激光器的偏頻鎖定激光器，穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器11為普通穩(wěn)頻激光器。所述測(cè)尺生成單元1中頻率基準(zhǔn)激光器5包括碘穩(wěn)頻激光器、飛秒激光頻率梳激光器，且頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-12。一種抗光學(xué)混疊的可溯源精測(cè)尺He-Ne激光測(cè)距方法，其特征在于：具體步驟如下：步驟一、開啟頻率基準(zhǔn)激光器5、穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器11、一號(hào)半導(dǎo)體激光器7和二號(hào)半導(dǎo)體激光器9，在經(jīng)過預(yù)熱和穩(wěn)頻之后，穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器11輸出頻率穩(wěn)定的激光，一號(hào)半導(dǎo)體激光器7和二號(hào)半導(dǎo)體激光器9通過反饋控制將輸出頻率鎖定在頻率基準(zhǔn)激光器5的一定頻率范圍之內(nèi)，從穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器11發(fā)出的激光經(jīng)過偏振片后只剩頻率為v1的水平偏振方向激光，從一號(hào)半導(dǎo)體激光器7發(fā)出的偏頻鎖定激光經(jīng)過偏振片后只剩頻率為v2的水平偏振方向激光，二號(hào)半導(dǎo)體激光器9發(fā)出的偏頻鎖定激光經(jīng)過偏振片后剩下頻率為v3的垂直偏振方向激光；步驟二、由步驟一所形成的三束激光進(jìn)入激光移頻單元2，其中頻率為v2的激光束，經(jīng)過半波片和一號(hào)偏振分光鏡14后分出兩束偏振方向互相垂直的激光，其中一路經(jīng)過激光移頻器，由DDS信號(hào)源驅(qū)動(dòng)激光移頻器，移頻頻率為f1，另一路不移頻，頻率為v3的激光經(jīng)分光鏡后也分為兩路一路經(jīng)過激光移頻器，移頻頻率為f2，頻率為v1的激光，經(jīng)過三號(hào)激光移頻器進(jìn)行移頻，移頻頻率為f4，得到頻率為v4＝v1+f4的激光，最后各種頻率的激光共有五種頻率，分別為v2、v3、v4、v2+f1和v3+f2，經(jīng)過激光合光器24的部分合光，將頻率為v2+f1和v3+f2的激光合成一束，形成參考激光光束25，頻率為v2、v3、v4的激光合成測(cè)量激光光束26，并分別出射到抗混疊測(cè)量光路；步驟三、參考激光光束25經(jīng)二號(hào)分光鏡27分為激光光束a25-1和激光光束b25-2，測(cè)量激光光束26經(jīng)二號(hào)分光鏡27分為激光光束g26-1和激光光束h26-2，激光光束b25-2與激光光束h26-2分別經(jīng)參考棱鏡30和角錐棱鏡28反射后，在二號(hào)分光鏡27分光面上的一點(diǎn)會(huì)合形成兩束干涉光束，其中一條光束經(jīng)偏振方向與v4成45度的六號(hào)偏振片35進(jìn)入三號(hào)光電探測(cè)器36進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，再通過四號(hào)低通濾波器42后得到包含精測(cè)尺信號(hào)相位信息的電信號(hào)，其頻率為f1-f2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v2-v3|，另一條光束經(jīng)偏振方向與v4相同的七號(hào)偏振片37后，得到頻率為v4、v2的水平偏振方向的激光，再進(jìn)入到四號(hào)光電探測(cè)器38進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到的電信號(hào)經(jīng)過二號(hào)低通濾波器后其輸出電信號(hào)的頻率為v4-v2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v4-v2|；步驟四、測(cè)量開始時(shí)，參考棱鏡30固定不動(dòng)，移動(dòng)測(cè)量棱鏡29至目標(biāo)端，測(cè)量距離為L(zhǎng)，激光光束g26-1經(jīng)測(cè)量棱鏡29反射后，與激光光束a25-1在二號(hào)分光鏡27的另一點(diǎn)處匯聚形成干涉光束，再經(jīng)分光鏡分光形成兩束干涉激光，其中一束經(jīng)偏振方向與v4成45度的五號(hào)偏振片33進(jìn)入二號(hào)光電探測(cè)器34進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，再通過三號(hào)低通濾波器41后得到包含精測(cè)尺信號(hào)相位信息的電信號(hào)，其頻率為f1-f2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v2-v3|，另一條光束經(jīng)偏振方向與v4相同的四號(hào)偏振片32后，得到頻率為v4、v2的水平偏振方向的激光，再進(jìn)入到一號(hào)光電接收器31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到的電信號(hào)經(jīng)過一號(hào)低通濾波器29后其輸出電信號(hào)的頻率為v4-v2，相對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)為c/|v4-v2|；步驟五、將頻率為v4-v2的兩個(gè)信號(hào)接入混頻器43，降低兩信號(hào)的頻率，然后送入相位測(cè)量計(jì)44，得到兩頻率的相位差Φ1，將頻率為f1-f2的電信號(hào)送入相位測(cè)量計(jì)44進(jìn)行測(cè)相，得到兩信號(hào)的相位差Φ2，根據(jù)公式求得粗測(cè)尺的距離測(cè)量值Lc，并將其代入公式求得精測(cè)尺的相位整數(shù)值其中floor(x)函數(shù)返回x值的整數(shù)部分，最后根據(jù)公式求得被測(cè)距離值：式中：c為光速，n為環(huán)境的空氣折射率。所述兩路電信號(hào)相位差Φ1與相位差Φ2的測(cè)量在同一時(shí)刻進(jìn)行。所述激光頻率v2和v3可溯源至頻率基準(zhǔn)激光器，所組成的精測(cè)尺c/|v2-v3|可溯源。