近年來,融合光學(xué)計量技術(shù)與信息處理技術(shù)的干涉顯微鏡法,以其快速、高精度、無損檢測等優(yōu)越性,在MEMS器件的表面輪廓測量中得到了普遍應(yīng)用,但都難以保證高精度和大范圍的測量。本文通過分析干涉顯微鏡原理及結(jié)構(gòu),結(jié)合相移干涉和多波長干涉的優(yōu)點,設(shè)計了基于四波長輪換的表面輪廓干涉測量系統(tǒng)。本文的主要研究工作分下述幾點進(jìn)行:第一、分析比較了林尼克、米洛、邁克爾遜三種顯微干涉結(jié)構(gòu),闡述了國內(nèi)外基于顯微干涉結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面輪廓測量的白光相移干涉法、波長掃描干涉法、雙波長或多波長干涉法等。第二、以相移干涉法基本原理為基礎(chǔ),闡述了雙波長、三波長、四波長相移干涉法原理,并對其進(jìn)行了比較,最后提出了四波長表面形貌干涉測量系統(tǒng)原理。第三、運用光學(xué)設(shè)計仿真軟件Zemax,對測量系統(tǒng)的光路進(jìn)行仿真設(shè)計與理論分析,主要分為系統(tǒng)準(zhǔn)直光路仿真設(shè)計、林尼克干涉光路仿真設(shè)計,用點列圖、波面質(zhì)量,對設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行理論分析。第四、按照機(jī)械設(shè)計原則,采用Solidworks及Auto CAD畫圖軟件,對測量系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,包括總體架構(gòu)設(shè)計,各組成器件之間的固定、連接、安裝等結(jié)構(gòu)設(shè)計。第五、論述推導(dǎo)了四波長干涉條紋圖分析處理算法... 

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究目的和理論意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 光探針法
        1.3.2 干涉顯微鏡法
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 四波長表面形貌干涉測量系統(tǒng)原理
    2.1 移相干涉測量原理
    2.2 多波長移相干涉測量原理
        2.2.1 雙波長移相干涉測量原理
        2.2.2 多波長移相干涉測量原理
    2.3 四波長表面形貌干涉測量系統(tǒng)原理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 四波長表面形貌干涉測量系統(tǒng)光路及機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計
    3.1 測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架
    3.2 測量系統(tǒng)光路設(shè)計及理論分析
        3.2.1 光路結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.2 照明光路設(shè)計及理論分析
        3.2.3 Linnik干涉光路設(shè)計及理論分析
    3.3 其他元器件的選擇
        3.3.1 圖像傳感器CCD的選擇
        3.3.2 壓電陶瓷驅(qū)動器PZT的選擇
        3.3.3 數(shù)據(jù)采集卡的選擇
        3.3.4 二維工作臺的選擇
        3.3.5 電機(jī)選擇
    3.4 測量系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
        3.4.2 測量系統(tǒng)各組件的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.5 本章小結(jié)
第4章 測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及實驗驗證
    4.1 四波長干涉圖像數(shù)據(jù)處理原理
        4.1.1 獲取灰度均值序列
        4.1.2 計算初相位
        4.1.3 計算遠(yuǎn)近波長相位差
        4.1.4 計算絕對高度
        4.1.5 恢復(fù)表面形貌
    4.2 實驗驗證與分析
        4.2.1 實驗驗證
        4.2.2 實驗分析
    4.3 誤差分析
        4.3.1 測量誤差現(xiàn)象
        4.3.2 測量誤差分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 全文展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于波長輪換與相移掃描相結(jié)合的表面形貌干涉圖像采集系統(tǒng)[D]. 劉丙康.湖北工業(yè)大學(xué) 2015
[2]雙波長光干涉光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與移相仿真研究[D]. 張聰旸.南京理工大學(xué) 2014
[3]基于相位調(diào)制的激光干涉位移測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馬琳.合肥工業(yè)大學(xué) 2014
[4]觸針掃描表面形貌測量儀軟件系統(tǒng)研究[D]. 鄒星龍.華中科技大學(xué) 2014
[5]垂直掃描白光干涉測量關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用[D]. 徐海濤.華中科技大學(xué) 2013
[6]基于白光干涉原理的MEMS三維表面形貌測量技術(shù)研究[D]. 申路.華南理工大學(xué) 2012
[7]白光顯微干涉表面形貌三維測量系統(tǒng)的研究[D]. 李娟.華中科技大學(xué) 2012
[8]基于雙波長干涉的微表面形貌測量的算法和實驗研究[D]. 石鳳.天津大學(xué) 2010
[9]基于白光干涉原理的三維微表面形貌測量技術(shù)研究[D]. 馮奎景.華中科技大學(xué) 2007
[10]表面微觀形貌的測量及其表征[D]. 李志強(qiáng).重慶大學(xué) 2006



本文編號：3706488