同步移相干涉測量的抗振技術研究.pdf

1、同步移相干涉測量系統(tǒng)，由于在瞬間同時采集三幅以上的移相干涉圖，振動對這些干涉圖的影響是相同的，因此具有良好的抗振性能。本文研究了三種同步移相干涉測量方案，包括1)棱鏡分光偏振移相的同步移相干涉測量系統(tǒng)，2)棱鏡分光λ/8波片移相的同步移相干涉測量系統(tǒng)以及3)光柵分光偏振移相的同步移相干涉測量系統(tǒng)。建立了這三種同步移相方案的數(shù)理模型，運用瓊斯矩陣理論得到了它們各自的移相算法。具體設計了光柵分光偏振移相方案的實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)以泰曼-格林偏振

2、移相干涉儀為基礎，二維正交光柵做為分光器件，偏振片組為移相器件，選用電子快門時間可調(diào)的CCD攝像機對移相干涉圖進行瞬態(tài)同步采集，達到移相抗振的目的。 研究了同步移相抗振干涉測量系統(tǒng)的關鍵技術，包括干涉圖之間的光強匹配以及空間一致性標定等。分析了衍射光柵的分光特性，構建了二維衍射光柵的模型，設計了以光柵的(±1，±1)級衍射通道作為同步移相系統(tǒng)分光單元的方案，解決了同步移相系統(tǒng)中光強匹配問題；分析經(jīng)過分割后的四幅獨立干涉圖的橫向空

3、間對應點之間簡諧振動初相位差，實現(xiàn)了移相干涉圖之間的空間位置一致性標定；通過旋轉(zhuǎn)一個全局偏振片的方法，根據(jù)干涉圖消光時的位置之差，確定了實驗系統(tǒng)的偏振片組移相精度。 從干涉系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、移相系統(tǒng)三個方面詳細分析了實驗系統(tǒng)的誤差源。指出偏振片組的方位角誤差和干涉圖的空間一致性匹配誤差為實驗系統(tǒng)的主要誤差源，對各種誤差源提出了相應的解決方法。根據(jù)周圍環(huán)境振動的頻率特性，設計了一個PZT人工振源，通過測量系統(tǒng)在各種幅頻積振動中的測量

4、重復性，來定量測試實驗系統(tǒng)的抗振性能。結果顯示該系統(tǒng)在幅頻積100λHz以下的振動中測量重復性優(yōu)于0.02λ。 為了驗證實驗系統(tǒng)的測量精度并考核其性能，將一個顯微物鏡在本實驗系統(tǒng)中與在Zygo干涉儀上的測量結果進行了比對，結果吻合良好。同時還對一個低反射率面形和熱流場進行了測量。文中還提出了一種基于空間移相的動態(tài)檢測λ/4波片相位延遲分布方案，分別通過密勒矩陣和瓊斯矩陣法得出其測量模型，并對一個標稱波長632.8nm的λ/4波片