一種高精度的變頻干涉的四步相移標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高精度變頻干涉的四步相移標(biāo)定方法。常見的相位變頻相移標(biāo)定方法存在以下不足：隨機(jī)誤差大，僅對(duì)單個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行分析，難以消除隨機(jī)誤差的影響；缺乏全面性，無法全面的反映測(cè)量中所有采樣點(diǎn)的標(biāo)定情況，因此其標(biāo)定精度不高。一種高精度的變頻干涉的四步相移標(biāo)定方法，具體包括以下步驟：搭建菲索干涉測(cè)試光路，采集參考光與測(cè)試光的原始干涉圖，并存入計(jì)算機(jī)；調(diào)節(jié)變頻激光器的驅(qū)動(dòng)電壓，改變輸出波長(zhǎng)值，采集誤差干涉圖，存入計(jì)算機(jī)中；實(shí)現(xiàn)相位的精確標(biāo)定。該方法可實(shí)現(xiàn)相位的精確標(biāo)定消除了隨機(jī)誤差對(duì)標(biāo)定的影響；實(shí)現(xiàn)了相位的精確標(biāo)定。
【專利說明】一種高精度的變頻干涉的四步相移標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高精度變頻干涉的四步相移標(biāo)定方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 相移干涉測(cè)量技術(shù)是光學(xué)表面面型檢測(cè)的重要手段之一。通常，相移方法可以分 為兩類：硬件相移和變頻相移。硬件相移干涉一般采用推動(dòng)壓電陶瓷（PZT)、旋轉(zhuǎn)偏振器件 (波片、偏振片)、移動(dòng)衍射光柵或者傾斜平板等手段來實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制。其中推動(dòng)壓電陶瓷 (PZT)產(chǎn)生相移應(yīng)用最為廣泛。變頻相移干涉則是通過光源頻率的改變來實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制， 其光源采用波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。該方法測(cè)量裝置簡(jiǎn)潔，可靠度高，測(cè)量過程中僅需要一個(gè)光 源；測(cè)量精度高，減少由環(huán)境變化引起的誤差，消除了由推動(dòng)PZT而引起的非線性誤差； 在四步相移的干涉測(cè)量中，相移步進(jìn)量為一定值，即相移量 Ap?= ττ / 2。而在變頻干涉的四步相移中，移相步進(jìn)量不僅與波長(zhǎng)變化量有關(guān)，而 且還與干涉腔長(zhǎng)/2有關(guān)。在不同的/2下，Δ1的值是不一樣的，繼而，對(duì)應(yīng)的加載在激光 器上的電壓也是不一樣的。因此，應(yīng)該對(duì)相位進(jìn)行標(biāo)定，使得在不同腔長(zhǎng)/i下，相移量為 Δρ = π/2，從而減少干涉測(cè)量中由相位步進(jìn)引入的誤差，提高測(cè)量精度。
[0003] 常見的相位變頻相移標(biāo)定方法是對(duì)單一采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)相位標(biāo) 定。這樣就使得該方法存在以下不足：（1)隨機(jī)誤差大，僅對(duì)單個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行分析，難以消 除隨機(jī)誤差的影響；（2)缺乏全面性，無法全面的反映測(cè)量中所有采樣點(diǎn)的標(biāo)定情況，因此 其標(biāo)定精度不1?。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種1?精度的變頻干涉的四步相移標(biāo)定方法，以解決基于單 個(gè)采樣點(diǎn)標(biāo)定時(shí)所存在的精度不高的問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高精度的變頻干涉的四步相移 標(biāo)定方法，具體包括以下步驟： (1)搭建菲索干涉測(cè)試光路，以&為中心波長(zhǎng)，用CCD相機(jī)采集參考光與測(cè)試光在干 涉場(chǎng)中產(chǎn)生的干涉圖像，即原始干涉圖，并將其存入計(jì)算機(jī)中； (2)在上述菲索干涉測(cè)試光路中，調(diào)節(jié)變頻激光器的驅(qū)動(dòng)電壓，改變輸出波長(zhǎng)值：令

【權(quán)利要求】
1. 一種高精度的變頻干涉的四步相移標(biāo)定方法，其特征在于：具體包括以下步驟： (1) 搭建菲索干涉測(cè)試光路，以為為中心波長(zhǎng)，用CCD相機(jī)采集參考光與測(cè)試光在干 涉場(chǎng)中產(chǎn)生的干涉圖像，即原始干涉圖，并將其存入計(jì)算機(jī)中； (2) 在上述菲索干涉測(cè)試光路中，調(diào)節(jié)變頻激光器的驅(qū)動(dòng)電壓，改變輸出波長(zhǎng)值：令 f \ #E(0，冗/2)，且-古，孝），令為€t 古J- +孝，那么，在對(duì)弟t步相移進(jìn)打 ' \ 22J 標(biāo)定時(shí)，在+#1內(nèi)，采集多幅具有不同相移誤差的干涉圖像，用CXD相機(jī)采 { 2 2J 集多幅相移干涉圖像，即誤差干涉圖，存入計(jì)算機(jī)中； (3) 將原始干涉圖像與誤差干涉圖像分別除去背景，相乘后，對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，再 經(jīng)低通濾波后，對(duì)其低頻部分的強(qiáng)度值求和，經(jīng)擬合后得到相移量-誤差曲線，通過求取該 曲線的極值點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相位的精確標(biāo)定。
【文檔編號(hào)】G01J9/02GK104316204SQ201410282559
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】田愛玲, 馬迪, 劉劍, 劉丙才, 王紅軍 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)