本發(fā)明涉及一種位移測量裝置及測量方法，尤其涉及一種二維位移測量及測量方法，屬于激光測量領域。

背景技術：

激光回饋效應是在激光系統中，激光器輸出光被外部物體反射或散射后，部分光回到激光器內與腔內光混合后引起的激光器的輸出特性變化的現象?；诩す饣仞佇募す庖祁l回饋技術除了具有結構簡單，非接觸、無損檢測等優(yōu)點外，還具有靈敏度高，可對粗糙表面進行測量的特點。目前，激光回饋技術已經被應用于精密位移測量、速度測量、形貌測量、振動測量、位相延遲測量等領域。

傳統的離面位移和面內位移測量技術主要有電子散斑干涉、數字散斑干涉，時間序列散斑法和光柵莫爾條紋法。但是，無論是電子散斑干涉，還是數字散斑干涉，都要求物體的位移量必須大于單個散斑的尺寸，而散斑尺寸一般為微米級，因此這種方法測量的精度只能達到1微米左右，而且也無法進行動態(tài)實時測量。而時間序列散斑法，通過拍攝物體位移過程的一系列圖樣可以實現動態(tài)測量，但該方法的測量精度同樣不高，而且當物體位移量超過5λ，就難以準確測量。光柵莫爾條紋法要求在物體表面復制光柵，在非接觸測量的情況下較難應用。

傳統的離面位移和面內位移測量方法各有特點，但是難以實現非接觸情況下的高分辨率的測量。

技術實現要素：

綜上所述，確有必要提供一種能夠在非接觸情況下能夠精確測量二維位移測量的裝置及方法。

一種二維位移測量裝置，其中，所述二維位移測量裝置包括：

激光器，用于輸出偏振激光；

分光移頻模塊，設置于從激光器出射的偏振激光的光路上，將偏振激光進行分光并實現差動移頻，形成至少三束光，且三束光頻率不同；

該匯聚模塊，設置于從分光移頻模塊出射的至少三束光的光路上，用于對至少三束光進行匯聚后入射至待測目標上，且接收被待測目標散射返回的激光，使返回的激光進入激光器，以對激光器的輸出激光的光強進行調制；

信號檢測模塊，設置于從激光器出射的偏振激光的光路上，用于對激光器輸出激光的光強進行檢測并轉換為電信號；

信號處理模塊，與所述信號檢測模塊連接，用于對信號檢測模塊輸出的電信號進行處理及計算，獲得離面位移及面內位移。

上述二維位移測量裝置，基于激光移頻回饋原理的基礎上，通過設置分光移頻模塊，形成至少三束不同頻率的光束聚焦集中于一點用于測量二維位移，提高了測量的精度和測量的范圍，具有非接觸、高分辨率、高精度、大量程、實時測量等特點。

在其中一個實施例中，所述信號檢測模塊包括第一分光鏡及光電探測器，所述第一分光鏡設置于從激光器出射的激光的光路上，用于對激光器出射的激光進行透射及反射，所述第一分光鏡設置于反射光的光路上，所述透射光入射到分光移頻模塊。

在其中一個實施例中，所述二維位移測量裝置還包括準直模塊，所述準直模塊設置于從第一分光鏡出射的透射光的光路上，用于對透射光進行準直。

在其中一個實施例中，所述分光移頻模塊包括分光單元及移頻單元，所述分光單元用于對進入分光移頻模塊的激光進行分光，形成至少三束激光；所述移頻單元用于對所述三束激光進行移頻，形成頻率不同的至少三束光i1、i2、i3。

在其中一個實施例中，所述分光單元包括第一反射鏡、第二反射鏡、第二分光鏡及第三分光鏡；所述移頻單元包括第一移頻器、第二移頻器及第三移頻器，所述第一移頻器、第二移頻器及第三移頻器的移頻量分別為ω1、ω2和ω3。

在其中一個實施例中，所述第二分光鏡設置于進入分光移頻模塊的激光的光路上，用于對進入分光移頻模塊的激光進行分光，形成透射光及反射光；第二移頻器設置于從第二分光鏡出射的透射光的光路上，用于對透射光進行移頻，形成第二束光i2；所述第一反射鏡設置于第二分光鏡出射的反射光的光路上，用于對反射光進行反射至第三分光鏡；所述第三分光鏡用于對入射反射光再次進行分光；所述第三移頻器設置在從第三分光器透射的光路上，用于對該透射光進行移頻，形成第三束光i3；所述第二反射鏡設置于從第三分光器反射的光路上，用于將第二反射鏡反射的激光再次反射到第一移頻器，經過第一移頻器移頻后，從而形成第一束光i1。

在其中一個實施例中，所述第二分光鏡設置于入射到所述分光移頻模塊的激光的光路上，用于對入射到分光移頻模塊的激光進行分光，形成透射光及反射光；所述第一反射鏡設置于反射光的光路上，用于將反射光反射至第三移頻器后出射，形成第三光束i3；第三分光鏡設置于從第二分光鏡出射的透射光的光路上，用于對透射光再次進行分光；所述第二反射鏡設置于從第三分光鏡反射的光路上，用于將從第三分光鏡出射的反射光反射至第一移頻器后出射，形成第一光束i1；所述第二移頻器設置于從第三分光鏡透射的光路上，用于對從第三分光鏡透射的激光進行移頻，形成第二光束i2。

在其中一個實施例中，所述第二分光鏡設置于入射到分光移頻模塊的激光的光路上，用于對入射到分光移頻模塊的激光進行分光，形成透射光及反射光；所述透射光從分光移頻模塊輸出后形成第二光束i2；所述第一反射鏡設置于反射光的光路上，用于將反射光反射至所述第二移頻器；所述第三分光鏡設置于從第二移頻器出射的激光的光路上，用于對所述第二移頻器移頻后的激光再次分光；所述第三移頻器設置于從第三分光鏡透射的光路上，用于對從第三分光鏡透射的激光再次進行移頻，形成第三光束i3；所述第二反射鏡設置于從第三分光鏡反射的光路上，用于將從第三分光鏡反射的激光再次反射至第一移頻器后出射，形成第一光束i1。

一種利用上述的二維位移測量裝置測量位移的方法，其中，所述方法包括：

調整二維位移測量裝置，使位移裝置出射的第一光束i1、第二光束i2及第三光束i3形成的交點位于待測目標表面；

使第一光束i1沿第二光束i2的入射光路返回激光器，以及第二光束i2沿光束i1的入射光路返回激光器中，返回激光器的所述第一光束i1及第二光束i2被第二移頻器、第一移頻器移頻|ω1-ω2|，作為第一測量回饋信號f1；使第三光束i3沿第二光束i2的入射光路返回激光器，以及使第二光束i2沿第三光束i3的入射光路返回激光器中，返回激光器的所述第二光束i2及第三光束i3被第二移頻器、第三移頻器移頻|ω3-ω2|后，作為第二測量回饋信號f2；

獲取待測目標移動引起的第一測量回饋信號f1的相位變化及第二測量回饋信號f2的相位變化

根據相位變化和計算獲得待測目標的離面位移和面內位移。

上述位移測量方法，基于激光移頻回饋原理的基礎上，通過至少三束不同頻率的光束用于測量二維位移，提高了測量的精度和測量的范圍，具有非接觸、高分辨率、高精度、大量程、實時測量等特點。

在其中一個實施例中，所述第二光束i2垂直于待測目標的表面入射，第一光束i1和第三光束i3相對于第二光束i2對稱入射到待測目標表面。

在其中一個實施例中，所述第一測量回饋信號f1使激光器輸出強度變化為：

第二測量回饋信號f2使激光器輸出強度變化為：

上兩式中，i為微片激光器的穩(wěn)態(tài)輸出功率；g為激光器對回饋光的放大倍數；κ為光的回饋系數；分別為第一測量回饋信號f1及第二測量回饋信號f2的固定相位偏移。

在其中一個實施例中，通過和計算得到離面位移和面內位移信息：

離面位移：

面內位移：

其中，λ為激光器輸出光波長，l為待測目標離面位移和面內位移的合位移：θ1、θ2為光束i1、i3與待測目標運動方向的夾角；θ為光束i1、i3之間夾角的一半。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的二維位移測量裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實施例提供的二維位移測量裝置中移頻單元的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明另一實施例提供的二維位移測量裝置中移頻單元的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明另一實施例提供的二維位移測量裝置中移頻單元的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的位移測量方法的流程示意圖。

主要元件符號說明

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

可以理解，本發(fā)明所使用的術語“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各種元件，但這些元件不受這些術語限制。這些術語僅用于將第一個元件與另一個元件區(qū)分。

請一并參閱圖1，本發(fā)明提供的二維二維位移測量裝置100包括激光器1、信號檢測模塊2、分光移頻模塊4、匯聚模塊5及信號處理模塊6。

該激光器1用于輸出偏振激光，模式可為基橫模和單縱模；信號檢測模塊2設置于從激光器1出射的偏振激光的光路上，用于對激光器1輸出激光的光強進行檢測并轉換為電信號；信號處理模塊6，與所述信號檢測模塊2連接，用于對信號檢測模塊2輸出的電信號進行處理及計算，獲得離面位移及面內位移；該分光移頻模塊4設置于從激光器1出射的偏振激光的光路上，將偏振激光進行分光并實現差動移頻，形成至少三束光i1、i2、i3用于測量，且三束光i1、i2、i3頻率不同；該匯聚模塊5，設置于從分光移頻模塊出射的至少三束光i1、i2、i3的光路上，用于對至少三束光i1、i2、i3進行匯聚至待測目標7上，且接收被待測目標7散射的i1、i2、i3光，使從待測目標返回的三束光i1、i2、i3沿不同于入射光路的光路返回激光器1。

具體地，該激光器1可為固體激光器、光纖激光器或半導體激光器，該激光器1輸出偏振光，且輸出模式可為基橫模和單縱模。該激光器1可為單端出光或兩端出光。

該信號檢測模塊2可包括第一分光鏡21及光電探測器22，該第一分光鏡21設置在從激光器1出射的激光的光路上，用于對激光器1出射的激光進行分光，形成反射光及透射光；該光電探測器22可設置于從第一分光鏡21反射的光路上，對第一分光鏡21反射的光強信號進行探測，并轉換為電信號。

另外，當所述激光器1為兩端出光時，該信號檢測模塊2與分光移頻模塊5可分別設置于激光器1的兩端，此時該信號檢測模塊2可無需第一分光鏡21，該光電探測器22直接設置于從激光器1出射的激光的光路上，用以探測從激光器1出射的激光的光強。

該信號處理模塊6可包括信號處理單元61及數據處理單元62，該信號處理單元61可與所述光電探測器22電連接，用于對光電探測器22產生的電信號進行初步處理以及同步相位解調；該數據處理單元62與所述信號處理單元62輸出端相連，對解調出的相位進行數據處理，計算并實時顯示離面位移和面內位移。

進一步，該二維位移測量裝置100還可包括準直模塊3，該準直模塊3可設置于入射到分光移頻模塊4的光路上，用于對入射到分光移頻模塊4的光進行準直。本實施例中，該準直模塊3設置于從第一分光鏡21透射的光路上，用于對透射光進行準直后，入射到分光移頻模塊4。

該匯聚模塊5，可為匯聚透鏡，也可以是一個反射鏡，或是多個光學元件組成的鏡組，使光束相交于一點，同時收集被目標散射的光。

實施例1

請一并參閱圖2，本發(fā)明其中一個實施例提供的二維位移測量裝置100中，該分光移頻模塊4可包括分光單元及移頻單元，該分光單元用于對進入分光移頻模塊4的激光進行分光，形成至少三束激光；該移頻單元用于對三束激光進行移頻，該分光單元與移頻單元相互配合，形成至少三束光i1、i2、i3用于測量，且三束光i1、i2、i3頻率不同。

該分光單元可包括第二分光鏡41、第一反射鏡42、第三分光鏡43、第二反射鏡44；該移頻單元可包括第一移頻器45、第二移頻器46和第三移頻器47，該分光移頻模塊4對進入該分光移頻模塊4的光束進行分光并實現差動移頻，形成三束光i1、i2、i3用于測量，這三束光被三個移頻器分別移頻ω1、ω2和ω3。可以理解，該第一移頻器45、第二移頻器46和第三移頻器47可為聲光調制器，也可以是電光調制器，或者光柵中的任意一種，能夠實現對光的移頻即可。

具體地，第二分光鏡41設置于從準直模塊3出射的激光的光路上，用于對進入分光移頻模塊4的激光進行分光，形成透射光及反射光；第二移頻器46設置于該透射光的光路上，用于對透射光進行移頻，形成第二束光i2；第一反射鏡42設置于第二分光鏡41出射的反射光的光路上，用于對反射光進行反射；第三分光鏡43用于對反射光再次進行分光，形成透射光及反射光；第三移頻器47設置在從第三分光器43透射的光路上，用于對該透射光進行移頻，形成第三束光i3；從第三分光鏡43反射的光經過第二反射鏡44反射后，入射到第一移頻器45，經過第一移頻器45移頻后，從而形成第一束光i1。

具體地，該實施例中，該第一移頻器的移頻量為ω1，該第二移頻器的移頻量為ω2；第三移頻器的移頻量為ω3。進入分光移頻模塊4的光束首先經過第二分光鏡41，透過第二分光鏡41的透射光通過第二移頻器46后被分開為0級衍射光和一級衍射光，頻率分別為ω和ω-ω2(或ω+ω2)，使頻率為ω-ω2(或ω+ω2)的一級衍射光作為第二光束i2；被第二分光鏡41反射的光被第一反射鏡42再次反射后經過第三分光鏡43，透過第三分光鏡43的透射光通過第三移頻器47后被分開為0級衍射光和一級衍射級光，頻率分別為ω和ω+ω3(或ω-ω3)，使頻率為ω+ω3(或ω-ω3)的一級衍射作為第三光束i3；被第三分光鏡43反射的光被第二反射鏡44再次反射后，通過第一移頻器45后也被分開為0級衍射光和一級衍射光，頻率分別為ω和ω+ω1(或ω-ω1)，使頻率為ω+ω1(或ω-ω1)的一級衍射光作為第一光束i1。從分光移頻模塊4出射的光束i1、i2、i3通過匯聚模塊5后，入射到待測目標7表面，用于測量待測目標7的離面位移及面內位移。

進一步，作為第一光束i1及第三光束i3的一級衍射光均和作為第二光束i2所選擇的一級衍射光衍射級次相反，以使i1與i2之間，以及i3與i2之間能夠形成差動移頻。本實施例中，第二光束i2為負一級衍射光(ω-ω2)，而i1及i3為正一級衍射光(ω+ω1、ω+ω3)。可以理解，當第二光束i2為正一級衍射光時，而i1及i3為負一級衍射光。

從分光移頻模塊4出射的光束i1、i2、i3通過匯聚模塊5后，在待測目標7表面相交于一點，即形成單點，用于測量待測目標的位移，且光束i2可垂直于待測目標7的表面入射，以測量離面位移；同時光束i1、i3的入射角可相同，然后光束i1、i2、i3在待測目標表面發(fā)生散射，光束i1、i3的散射光沿光束i2的光路回到激光器1內，與激光器1的光相互作用，調制激光器的輸出光強。同樣光束i2的散射光也分別沿光束i1、i3的光路回到激光器1內，與激光器1的光相互作用，調制激光器的輸出光強。光束i1沿光束i2的入射光路返回激光器1，以及光束i2沿光束i1的入射光路返回激光器1中時，來回一次被第二移頻器45、第一移頻器46移頻|ω1-ω2|，構成第一測量回饋信號f1；類似的，光束i3沿i2的入射光路返回激光器1，以及光束i2沿i3的入射光路返回激光器1中時，被第二移頻器45、第三移頻器47移頻|ω3-ω2|后，構成第二測量回饋信號f2。

該二維位移測量裝置100用于測量位移時，待測目標運動，引起第一測量回饋信號f1和第二測量回饋信號的相位變化f2。光電探測器22通過第一分光鏡21的反射光探測激光器的輸出強度，并送至信號處理單元61，對信號進行同步處理、解調，得到反映待測目標運動的相位信息。數據處理單元62讀取信號處理單元輸出的相位信息，計算出待測目標的位移信息。

實施例2

請一并參閱圖3，該實施例中的二維位移測量裝置與實施例1基本相同，其不同在于，該實施例中的分光移頻模塊4與實施例1不同。該分光移頻模塊4同樣包括第二分光鏡41、第一反射鏡42、第三分光鏡43、第二反射鏡44、第一移頻器45、第二移頻器46和第三移頻器47，該分光移頻模塊4對進入該分光移頻模塊4的光束進行分光并實現差動移頻，形成三束光i1、i2、i3用于測量，這三束光被三個移頻器分別移頻ω1、ω2和ω3。該第二分光鏡41、第一反射鏡42、第三分光鏡43、第二反射鏡44、第一移頻器45、第二移頻器46和第三移頻器47形成的光路與實施例1不同。

具體地，該第二分光鏡41可設置于準直模塊3出射的激光的光路上，用于對入射到分光移頻模塊4的激光進行分光，形成透射光及反射光；該第一反射鏡42設置于反射光的光路上，用于將反射光反射至第三移頻器47后出射，形成第三光束i3；第三分光鏡43設置于從第二分光鏡41出射的透射光的光路上，用于對透射光再次進行反射和透射，形成透射光及反射光；第二反射鏡44設置于反射光的光路上，用于將從第三分光鏡43出射的反射光反射至第一移頻器45后出射，形成第一光束i1；第二移頻器46設置于從第三分光鏡43透射光的光路上，用于對透射光進行移頻，形成第二光束i2。

該實施例中，該第一移頻器的移頻量為ω1，該第二移頻器的移頻量為ω2；第三移頻器的移頻量為ω3。進入分光移頻模塊的光束首先經過第二分光鏡，反射光被第一反射鏡反射后通過第三移頻器后被分開為0級衍射光和+1(或-1)衍射級光，頻率分別為ω和ω+ω3(或ω-ω3)，使頻率為ω+ω3(或ω-ω3)的+1(或-1)級衍射作為光束i3；透射光通過第三分光鏡后被分為兩束光，反射光被第二反射鏡反射后，通過第一移頻器后也被分開為0級衍射光和+1(或-1)級衍射光，頻率分別為ω和ω+ω1(或ω-ω1)，使頻率為ω+ω1(或ω-ω1)的+1(或-1)級衍射光作為光束i1，透射光通過第二移頻器后被分開為0級衍射光和-1(或+1)級衍射光，頻率分別為ω和ω-ω2(或ω+ω2)，使頻率為ω-ω2(或ω+ω2)的-1(或+1)級衍射光作為光束i2。

同樣的，從分光移頻模塊4出射的光束i1、i2、i3通過匯聚模塊5后，在待測目標7表面相交于一點；光束i1、i2、i3在待測目標表面發(fā)生散射，光束i1、i3的散射光沿光束i2的光路回到激光器1內，與激光器1的光相互作用，調制激光器的輸出光強。同樣光束i2的散射光也分別沿光束i1、i3的光路回到激光器1內，與激光器1的光相互作用，調制激光器的輸出光強。光束i1沿光束i2的入射光路返回激光器1，以及光束i2沿光束i1的入射光路返回激光器1中時，來回一次被第二移頻器45、第一移頻器46移頻|ω1-ω2|，構成第一測量回饋信號f1；類似的，光束i3沿i2的入射光路返回激光器1，以及光束i2沿i3的入射光路返回激光器1中時，被第二移頻器45、第三移頻器47移頻|ω3-ω2|后，構成第二測量回饋信號f2。

實施例3

請一并參閱圖4，該實施例中的二維位移測量裝置與實施例1基本相同，其不同在于，該實施例中的分光移頻模塊4與實施例1不同。該分光移頻模塊4同樣包括第二分光鏡41、第一反射鏡42、第三分光鏡43、第二反射鏡44、第一移頻器45、第二移頻器46和第三移頻器47，該分光移頻模塊4對進入該分光移頻模塊4的光束進行分光并實現差動移頻，使出射光中的三束光i1、i2、i3用于測量，這三束光被三個移頻器分別移頻ω1、ω2和ω3。該第二分光鏡41、第一反射鏡42、第三分光鏡43、第二反射鏡44、第一移頻器45、第二移頻器46和第三移頻器47形成的光路與實施例1不同。

具體地，該第二分光鏡41可設置于入射到分光移頻模塊4的激光的光路上，用于對入射到分光移頻模塊4的激光進行分光，形成透射光及反射光；該透射光從分光移頻模塊4輸出后作為第二光束i2；該第一反射鏡42設置于反射光的光路上，用于將反射光反射至第二移頻器46；第三分光鏡43設置于從第二移頻器46出射的激光的光路上，用于對第二移頻器46移頻后的光再次分為反射光及透射光；第三移頻器47設置于從第三分光鏡43出射的透射光的光路上，用于對該透射光再次進行移頻，形成第三光束i3；第二反射鏡44設置于反射光的光路上，用于將從第三分光鏡43出射的反射光反射至第一移頻器45后出射，形成第一光束i1。

該實施例中，該第一移頻器的移頻量為ω1，該第二移頻器的移頻量為ω2；第三移頻器的移頻量為ω3。光束i1和光束i3被三個移頻器分別移頻ω1-ω2、ω3-ω2、光束i2沒有移頻。

光束i1沿光束i2的入射光路返回激光器1，以及光束i2沿光束i1的入射光路返回激光器1中時，來回一次被第二移頻器45、第一移頻器46移頻|ω1-ω2|，構成第一測量回饋信號f1；類似的，光束i3沿i2的入射光路返回激光器1，以及光束i2沿i3的入射光路返回激光器1中時，被第二移頻器45、第三移頻器47移頻|ω3-ω2|后，構成第二測量回饋信號f2。

上述實施例提供的二維位移測量裝置，基于激光移頻回饋原理的基礎上，通過至少三束不同頻率的光束進行差動移頻后，集中于待測目標中的一點，用于測量二維位移，提高了測量的精度和測量的范圍，具有非接觸、高分辨率、高精度、大量程、實時測量等特點。

請一并參閱圖5，本發(fā)明實施例進一步提供一種應用上述二維位移測量裝置測量二維微位移的測量方法，包括：

步驟s10，調整二維位移測量裝置，使所述裝置出射的光束i1、i2、i3形成的交點位于待測目標表面；

步驟s20，獲取待測目標移動引起的第一測量回饋信號f1及第二測量回饋信號f2的相位變化和其中第一測量回饋信號f1的差動移頻量為|ω1-ω2|，第二測量回饋信號f2的差動移頻量為|ω3-ω2|；

步驟s30，根據相位變化和計算獲得待測目標的離面位移和面內位移。

在步驟s10中，所述的光束i1和光束i3可以對稱入射到待測目標表面，也可以非對稱入射到待測目標表面；另外，所述光束i2可垂直于待測目標的表面入射，以更加方面的測量待測目標的里面位移。優(yōu)選的，光束i1和光束i3可以相對于光束i2對稱入射到待測目標表面，以減少后續(xù)計算的難度及額外的光程差帶來的影響。

在步驟s20中，第一測量回饋信號f1的差動移頻量與第二測量回饋信號f2的差動移頻量不同。具體的，可使光束i1沿光束i2的入射光路返回激光器1，或使光束i2沿光束i1的入射光路返回激光器1中，光束i1及光束i2來回一次被第二移頻器45、第一移頻器46移頻|ω1-ω2|，可將移頻|ω1-ω2|后的光束i1及光束i2作為第一測量回饋信號f1；同時，可使光束i3沿i2的入射光路返回激光器1，或使光束i2沿i3的入射光路返回激光器1中時，被第二移頻器45、第三移頻器47移頻|ω3-ω2|后，作為第二測量回饋信號f2。由此，由于光路可逆，移頻量為|ω1-ω2|有兩束光，包括沿光束i2的光路返回激光器的光束i1，以及沿光束i1的光路返回激光器的光束i2，因此后續(xù)計算時，可選擇至少一束移頻量為|ω1-ω2|的光作為第一測量回饋信號f1；同時，移頻量為ω3-ω2的光束也有兩束，包括沿光束i2的光路返回激光器的光束i3，以及沿光束i3的光路返回激光器的光束i2。因此，可選擇至少一束移頻量|ω3-ω2|的光作為第二測量回饋信號f2。

在步驟s30中，第一測量回饋信號f1使激光器輸出強度變化為：

第二測量回饋信號f2使激光器輸出強度變化為：

上兩式中，i為微片激光器的穩(wěn)態(tài)輸出功率；g為激光器對回饋光的放大倍數，它與光束移頻量相關，數值可達10⁶，弱散射表面散射的微弱回饋光可以被極大放大；κ為光的回饋系數，它與待測物體的反射率有關；分別為第一測量回饋信號f1及第二測量回饋信號f2的固定相位偏移；為待測目標位移引起的第一測量回饋光f1的相位變化量；為待測目標位移引起的第二測量回饋光f2的相位變化量。

激光器的輸出強度被光電探測器22探測轉為電信號后，輸入與該光電探測器22相連的信號處理模塊6，就可以得到待測目標7位移引起的相位變化和

具體地，通過相位變化信息和計算即可得到離面位移和面內位移信息。計算方法為：

離面位移：

面內位移：

其中，λ為激光器輸出光波長，l為待測目標離面位移和面內位移的合位移：θ1、θ2為光束i1、i3與待測目標運動方向的夾角；θ為光束i1、i3之間夾角的一半，為一常數。

上述實施例提供的位移測量方法，基于激光移頻回饋原理的基礎上，通過至少三束不同頻率的光束用于測量二維位移，提高了測量的精度和測量的范圍，具有非接觸、高分辨率、高精度、大量程、實時測量等特點。

可以理解，通過對上述二維位移測量裝置及測量方法獲得的位移進行微分計算，還可用于獲得待測目標的移動速率，在此不再贅述。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。