【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器，尤其涉及一种校正f-p传感器中非线性误差系统和方法。
技术介绍
1、长度，作为最基本的几何参量之一，其精确测量对于推动科学研究及各领域发展具有举足轻重的意义。微小位移测量技术，在精密机械组装、高精度与超精度加工、目标瞄准与空间定位等多个场景中扮演着至关重要的角色，对机械、航空航天、军事等多个领域均发挥着不可估量的作用。随着现代工业制造的不断进步，对精密定位技术的需求日益增强，这促使微小位移测量技术必须达到更高的精度标准，部分应用场景甚至要求达到纳米的误差范围，这对测量技术提出了更为严苛的挑战。
2、在众多微位移传感器中，法布里-珀罗(fabry-perot,f-p)传感器以其结构简单、价格低廉、精度高、灵敏度高等显著优点受到人们普遍的关注。此外，除了微位移传感领域，f-p传感器还在医疗检测、水声探测、桥梁建筑、电力监测等领域具有更高的实际应用价值。但是，现有f-p传感器中存在非线性误差，主要来源于：(1)两个平行反射面之间会存在多次反射和透射，导致了非线性误差的产生。(2)反射镜的反射率随着入射角的变化而变化，导致f-p传感器的输出信号发生畸变，从而产生非线性误差。(3)在数据处理过程中，模数转换器的非线性特征、非线性滤波、非线性拟合同样也会产生非线性误差。
3、现有f-p传感器中非线性误差补偿方法主要包括以下几种：(1)频率锁定技术，通过将可调激光器的频率锁定在干涉仪的某一谐振模式上，将位移变化转换为频率变化，但是需要高精度的稳频激光器和频率测量设备，成本较高。(2)干涉光谱技术，
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是，提供一种校正f-p传感器中非线性误差系统和方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
3、本专利技术还提供一种校正f-p传感器中非线性误差系统，通过相位补偿和角度补偿对f-p传感器的输出信号进行非线性校正。
4、本专利技术还提供一种校正f-p传感器中非线性误差系统，包括：激光器、环形器、激光准直器、激光干涉仪、平面反射镜、光电探测器、采集卡；其中，所述激光器的输出端与环形器的第1端口连接；所述环形器的第2端口与激光准直器的输入端连接；所述激光准直器3的输出端作为发射端，使激光垂直入射到被测目标平面反射镜的表面；所述激光干涉仪的探头垂直对准被测目标平面反射镜的表面；所述环形器的第3端口与光电探测器的输入端连接；所述光电探测器的输出端与数据采集卡的输入端连接；所述采集卡的输出端与处理器的输入端连接。
5、本专利技术还提供一种校正f-p传感器中非线性误差方法，通过相位补偿和角度补偿对f-p传感器的输出信号进行非线性校正。
6、本专利技术还提供一种校正f-p传感器中非线性误差方法，包括：
7、根据激光干涉与f-p传感器采集到的平面反射镜移动的相位值，得到平面反射镜移动的微位移值；
8、对f-p传感器输出的相位曲线的纵坐标从0到360°做等步进值分割，步进值为0.01°，将分割后的纵坐标记为0.01°×n，(n＝0,1,2,3,…,36000)，建立相位滑窗序列，记为a；
9、将相位滑窗序列a作为已知参量，通过求解函数值法找到激光干涉仪相位曲线中对应的时间点(t1,t2,t3,…ti)，得到时间滑窗序列，记为b；
10、将时间滑窗序列b作为已知参量，通过求解函数值法找到f-p传感器输出相位曲线上的相应纵坐标值，分别记为(φ1,φ2,φ3,…φj)；
11、将j组纵坐标相位值取平均，作为f-p传感器的相位实验值，对应激光干涉仪测得的相位变化为0.01°×n，将两组数据做差得到相位误差值，此值将作为相位非线性误差补偿时的预补偿值；
12、将相位预补偿值通过插值迭代补偿f-p传感器输出的相位曲线；
13、将补偿后的两条相位曲线做差，得到f-p传感器与激光干涉仪的相位误差曲线；
14、对测量结果进行角度非线性误差补偿，将激光干涉仪测得的数据作为横坐标，f-p传感器测得的数据作为纵坐标，得到位移曲线图；
15、将位移曲线做线性拟合，得到斜率k，通过斜率k获得角度误差的夹角θ；
16、将角度误差的夹角代入相位误差曲线中，得到相位和角度两种非线性误差补偿后的误差曲线。
17、作为优选，平面反射镜以峰峰值4μm的正弦形式移动。
18、作为优选，得到平面反射镜移动的微位移值δl的计算公式为：
19、
20、其中，λ0为激光器输出激光的中心波长。
21、本专利技术对f-p传感器的输出信号进行非线性校正，包括相位补偿和角度补偿，以提高f-p传感器的测量精度，可以灵活调整和优化，以适应不同的测量环境和需求。
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1.一种校正F-P传感器中非线性误差系统，其特征在于，通过相位补偿和角度补偿对F-P传感器的输出信号进行非线性校正。
2.一种校正F-P传感器中非线性误差系统，其特征在于，包括：激光器、环形器、激光准直器、激光干涉仪、平面反射镜、光电探测器、采集卡；其中，所述激光器的输出端与环形器的第1端口连接；所述环形器的第2端口与激光准直器的输入端连接；所述激光准直器3的输出端作为发射端，使激光垂直入射到被测目标平面反射镜的表面；所述激光干涉仪的探头垂直对准被测目标平面反射镜的表面；所述环形器的第3端口与光电探测器的输入端连接；所述光电探测器的输出端与数据采集卡的输入端连接；所述采集卡的输出端与处理器的输入端连接。
3.一种校正F-P传感器中非线性误差方法，其特征在于，通过相位补偿和角度补偿对F-P传感器的输出信号进行非线性校正。
4.一种校正F-P传感器中非线性误差方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的校正F-P传感器中非线性误差方法，其特征在于，平面反射镜以峰峰值4μm的正弦形式移动。
6.如权利要求5所述的校正F-P
...【技术特征摘要】
1.一种校正f-p传感器中非线性误差系统，其特征在于，通过相位补偿和角度补偿对f-p传感器的输出信号进行非线性校正。
2.一种校正f-p传感器中非线性误差系统，其特征在于，包括：激光器、环形器、激光准直器、激光干涉仪、平面反射镜、光电探测器、采集卡；其中，所述激光器的输出端与环形器的第1端口连接；所述环形器的第2端口与激光准直器的输入端连接；所述激光准直器3的输出端作为发射端，使激光垂直入射到被测目标平面反射镜的表面；所述激光干涉仪的探头垂直对准被测目标平面反射镜的表面；所述环形器的第3端口与光电探测器的输入端连接；所述...
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