【摘要】：隨著光學(xué)系統(tǒng)在航天航空、軍事等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對(duì)光學(xué)元件的檢測精度要求也隨之提高,使得高精度測量的新方法以及新理論大量涌現(xiàn),大幅提升了光學(xué)精密測量的精度。通常采用干涉的方法來進(jìn)行高精度測量,但是在干涉測量中,很多因素都會(huì)影響到干涉測量的精度,其中相干噪聲的存在對(duì)干涉測量的結(jié)果影響巨大。激光具有高強(qiáng)度的相干性,在經(jīng)過眾多光學(xué)元件時(shí),由于元件中的一些缺陷使得所采集的干涉圖像中存在大量的相干噪聲。目前各國的專家學(xué)者也研究了多種方法去抑制干涉系統(tǒng)中的相干噪聲以便提高測量精度。在眾多的方法中,旋轉(zhuǎn)毛玻璃法簡單易行,可以與眾多方法結(jié)合使用,而且對(duì)干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生不良影響,該方法已被國內(nèi)外的干涉儀所廣泛使用。本文以菲索干涉為基礎(chǔ),以抑制干涉系統(tǒng)中的相干噪聲為目標(biāo),采用旋轉(zhuǎn)毛玻璃法改善干涉圖像的信噪比,提高干涉圖像的質(zhì)量。該技術(shù)既避免了對(duì)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差,而且能適用于各種口徑的干涉儀。因此本文就旋轉(zhuǎn)毛玻璃法對(duì)干涉圖像質(zhì)量影響展開了系統(tǒng)且深入的研究,主要研究內(nèi)容有:首先,論述了菲索干涉的基本原理,對(duì)旋轉(zhuǎn)毛玻璃抑制相干噪聲的基本原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析,深入研究了毛玻璃的光學(xué)調(diào)制理論,包括粗糙表面對(duì)光的調(diào)制理論和旋轉(zhuǎn)速度對(duì)光的調(diào)制理論,并仿真了表面粗糙度和旋轉(zhuǎn)速度對(duì)干涉圖像的噪聲抑制效果的影響;其次,搭建了基于菲索干涉的噪聲抑制系統(tǒng),闡述了干涉圖像的處理流程,針對(duì)毛玻璃表面粗糙度和旋轉(zhuǎn)速度對(duì)干涉圖像的噪聲抑制結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),并編寫相關(guān)算法計(jì)算干涉圖像的條紋對(duì)比度、噪聲對(duì)比度和圖像信噪比與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,體現(xiàn)出了很好的一致性,在文章最后對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行了詳細(xì)的分析。最后,本文的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在進(jìn)行干涉系統(tǒng)中的降噪實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡量將毛玻璃表面粗糙度與波長比控制在0.2～0.6之間,該范圍內(nèi)毛玻璃降噪性能優(yōu)良,噪聲抑制效果良好,但是在實(shí)際操作中應(yīng)適當(dāng)參考旋轉(zhuǎn)速度的參數(shù),隨著毛玻璃旋轉(zhuǎn)速度的增加,干涉圖像的條紋對(duì)比度和噪聲對(duì)比度都隨之下降,旋轉(zhuǎn)速度在50r/s時(shí),圖像信噪比達(dá)到峰值,說明干涉圖像的降噪效果處于最佳狀態(tài)。 【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH744.3

【圖文】：

隨著光學(xué)精密檢測精度的要求越來越高，高精度干涉儀的研制已經(jīng)成為一個(gè)熱門世界也有很多的高精度干涉儀已經(jīng)研制成功，但大多數(shù)都是國外產(chǎn)品。當(dāng)然，國精密檢測行業(yè)也取得了顯著地成績，在高精度干涉儀的研制領(lǐng)域得到了不斷地檢測技術(shù)理論的不斷創(chuàng)新，儀器從單元化發(fā)展到了系統(tǒng)集成化，從通用檢測領(lǐng)域業(yè)檢測領(lǐng)域，檢測精度向重復(fù)性等多方面發(fā)展[16]。國外較早對(duì)干涉檢測技術(shù)開已經(jīng)取得了良好的成績，，而且高精度干涉儀的研制也比國內(nèi)更為成熟。ZYGO 公司作為國外干涉儀的代表，公司經(jīng)過幾十年的成長，研發(fā)了一系列干器。研發(fā)的這些高精度干涉儀，不僅能對(duì)平面的光學(xué)元件進(jìn)行面形分析，也能分形的光學(xué)元件，測量口徑也從 4 英寸擴(kuò)展到了 36 英寸。為了避免環(huán)境對(duì)干涉測影響，ZYGO 公司研發(fā)了環(huán)形光源技術(shù)，同時(shí)提高了數(shù)據(jù)采集的速率，也大幅涉圖像的質(zhì)量[17-18]。ZYGO 公司研發(fā)的 Verifire 系列菲索型干涉儀[19]，操作簡單、精度高，采用了高 CCD 和精密的移相技術(shù)，且配合了功能強(qiáng)大的 MetroProTM軟件，能夠得到高精復(fù)性的測量結(jié)果，測量的 PV 值優(yōu)于λ/300。ZYGO 公司的 Verifire 系列干涉儀所示。

(a)IntelliumTMH2000 型干涉儀 (b)IntelliumTMZ100 型干涉儀圖 1.2 美國 EDSI 公司 IntelliumTM型干涉儀美國 4D 公司研發(fā)生產(chǎn)的 4D-F2000 型是 Fizeau 型干涉儀，結(jié)構(gòu)簡干涉原理，能夠?qū)鈱W(xué)元件的平行表面進(jìn)行快速檢測[21]。該干涉間內(nèi)，可以同時(shí)采集四幅干涉圖像。由于這段時(shí)間很短，干擾因素為 FizCam 2000 可以在任何條件下穩(wěn)定且正常工作，包括在無任何移動(dòng)的元器件，圖 1.3 所示為 4D-F2000 干涉儀。圖 1.3 4D 公司菲索型干涉儀形檢測干涉儀的研究比較落后，就目前的情形來說，南京理工大學(xué)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 劉勇;徐昌語;王幗媛;劉yN;張建明;;波面激光干涉儀在超精密加工中的應(yīng)用[J];航空精密制造技術(shù);2013年04期

2 肖文;張菁;戎路;潘鋒;劉爍;王t爐

本文編號(hào)：2712068