移相法提高干涉仪测量精度研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:AEXSN
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近年来随着高精度光学系统的发展,传统光学加工和检测技术面临越来越多的挑战。移相干涉术(PSI)作为一种高精度、高灵敏度、非接触式的光学检测方法,将光、机、电、算结合在一起,实现了测试的高精度和自动化,被广泛应用于各种光学元件的测量中。由于高精度光学系统的面形检测精度接近衍射极限,因此研究如何提高移相干涉技术的检测精度具有重要意义。本论文对这一问题进行深入的研究,研究工作主要包括以下几个部分:   首先,在了解传统移相干涉技术之后,分析各种常见的移相方法并给出各种方法的优缺点。重点研究基于PZT移相的菲索干涉技术的基本结构和测量原理,并介绍了基于此种干涉技术的应用。   其次,本论文从移相算法着手,研究提高移相干涉技术测量精度的方法。介绍了几种主要的移相算法,提出利用离散傅立叶的分析方式评价移相算法性能的方法。为解决实际干涉系统设计最优算法的问题,给出窗函数整数近似法设计移相算法的流程。   再次,移相算法得到的相位被包裹在[-π,π]之间,即为包裹相位。为了获得表征被测物理量信息的原始相位,必须通过解包裹算法计算。本文对解包算法做了深入研究,介绍基于离散余弦变换的最小二乘和区域增长的解包裹算法。   最后,采用理论计算和软件模拟的方式,重点分析了各种主要误差的大小和存在形式,其中包括振动误差、移相误差、探测器误差、光源误差和折射率误差。同时提出了相应的抑制或减小误差的方法,这些对搭建高精度的菲索移相干涉仪具有重要意义。
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