距离测量在前沿科技探索和生产生活中一直是不可缺少的环节,随着我国高端制造业、航空航天事业的发展,对测距的可靠性和适用性提出越来越高的要求。利用激光干涉实现测距的方法具有测量精度高、测量范围大的优点,其中基于频率扫描干涉的绝对距离测量方法光源系统简单,不受模糊距离限制,因此被广泛应用于大型零部件加工,太空卫星编队飞行等尖端领域,但需利用激光频率监测装置对激光频率扫描范围进行标定。为了解决激光频率扫描绝对距离测量中需利用额外器件对激光频率扫描范围进行标定的问题,本文提出一种基于动态边带的频率扫描绝对距离测量方法,利用电光相位调制器生成光频边带,通过扫描电光相位调制器的调制频率控制光频边带进行频率扫描,结合外差光路实现绝对距离测量。由于边带扫描范围可通过射频信号源精确控制,因此无需额外的激光频率测量装置。为了实现多外差干涉信号中多个频率分量的相位解调,设计了基于锁相放大的多外差干涉信号相位解调算法,该算法在欠采样的基础上,利用正交下混频和低通滤波提取各个频率分量的相位信息,实现相位解调。为了解决激光外差干涉光路由于频率混叠存在非线性误差的问题,本文提出一种基于微分运算的非线性误差补偿算法,利用微分运算消除干涉信号正交下混频后包含的直流偏移,实现非线性误差补偿。为测试所提出的基于微分运算的非线性误差补偿算法的性能,在FPGA上实现算法设计,并搭建经典外差干涉光路对正弦运动的待测对象进行位移测量,位移测量结果信纳比达到54.65 d B,各阶谐波幅值均为亚纳米量级。为了保证所提出的基于动态边带的频率扫描绝对距离测量方法的可靠性,对系统关键器件进行测试,通过测试信号源频率扫描过程中输出功率的变化情况,利用上位机对信号源的输出功率进行实时调节,控制信号源在6～11 GHz范围内进行频率扫描时功率波动小于2 d Bm。利用两台可调谐半导体激光器测试电光相位调制器在不同调制功率下生成的有效边带阶数,其中调制频率为6 GHz,调制功率分别为18 d Bm和23 d Bm时,有效边带阶数分别达到11阶和23阶。为了测试所提出绝对距离测量系统的性能,分别进行1 m范围内的绝对距离重复性测量实验和0.04 m步进测量实验,其中重复性实验测量结果波动范围为Lave±30μm,相对稳定性为1.6×10-5,步进实验测量结果与导轨自身示值比对,偏差范围为±150μm。最后对绝对距离测量系统的不确定度进行分析,计算影响距离测量结果各个因素的不确定度,得到最终的合成不确定度。