本文關(guān)鍵詞：高精度小平面干涉檢測技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 平面檢測 相移干涉 菲索干涉 虛擬數(shù)字相移 Zernike擬合

【摘要】：光學(xué)元件表面高精度的檢測一直是光學(xué)檢測領(lǐng)域追求的目標(biāo)。目前國外高精度干涉檢測技術(shù)的水平處于領(lǐng)先地位,高精度干涉檢測儀器大多為相移干涉儀,它需要高精度的相移器件以及對應(yīng)的移相誤差算法和移相標(biāo)定算法。為了利用相移干涉算法高精度的優(yōu)點(diǎn),又能避免相移器件帶來復(fù)雜的誤差,本文在菲索型干涉結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用了不需要硬件相移器件的虛擬數(shù)字相移技術(shù)。該技術(shù)避免硬件相移器件的相移誤差,并保證相移量的準(zhǔn)確性,適用于各個口徑的光學(xué)平面檢測。因此展開對虛擬數(shù)字相移干涉技術(shù)的研究具有重要意義和應(yīng)用價值,主要研究內(nèi)容有：首先論述了相移干涉術(shù)的基本原理、影響移相干涉高精度檢測的關(guān)鍵因素以及虛擬數(shù)字相移的基本原理；其次運(yùn)用Matlab軟件仿真分析了標(biāo)準(zhǔn)四步相移算法、傅里葉變換算法和虛擬數(shù)字相移算法的相位提取技術(shù)的精度；針對口徑為φ50mm的小平面(PV值為0.0473λ, RMS值為0.0112λ)進(jìn)行仿真,使用虛擬數(shù)字相移法重建該波面,得到該波面面形(PV值為0.0496λ,RMS值為0.0112λ),仿真檢測面形與原始面形的波面殘差的PV值為0.005λ, RMS值為0.00037λ,達(dá)到了高精度的檢測要求。在實(shí)施虛擬數(shù)字相移的過程中,會引入濾波的問題,本文提出了一種簡化的濾波方式,在濾波時同時提取正負(fù)一級頻譜,不需要做頻譜移中處理。該方法可以避免傅里葉變換中常見的頻譜移中誤差,同時也簡化了提頻過程。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法提頻的正確性,并且具有簡單高效的特點(diǎn)。使用ZYGO干涉儀對樣品進(jìn)行測量并獲得了干涉圖像,被測平面的PV值為0.216λ,RMS值為0.017λ。運(yùn)用虛擬數(shù)字相移算法對該干涉圖進(jìn)行處理分析,獲得被測平面的面形PV值為0.231λ,RMS值為0.034λ。通過對樣品進(jìn)行測量,并對實(shí)驗(yàn)過程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析,證明該算法可以實(shí)現(xiàn)高精度的相位檢測,并且非常適用于生產(chǎn)現(xiàn)場的高精度面形檢測。
【關(guān)鍵詞】：平面檢測 相移干涉 菲索干涉 虛擬數(shù)字相移 Zernike擬合
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題的研究背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外的干涉檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢10-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)13-15
• 2 菲索干涉檢測技術(shù)的原理與方案15-24
• 2.1 菲索式干涉儀的基本原理15-22
• 2.1.1 移相技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)16-18
• 2.1.2 影響干涉檢測精度的關(guān)鍵技術(shù)18-22
• 2.2 高精度檢測技術(shù)流程22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 干涉圖的高精度處理及仿真24-46
• 3.1 常見的相位提取算法24-27
• 3.1.1 相移算法24-26
• 3.1.2 傅里葉變換算法26-27
• 3.2 虛擬數(shù)字相移的高精度相位提取技術(shù)27-31
• 3.2.1 莫爾條紋27-29
• 3.2.2 虛擬數(shù)字相移算法29-30
• 3.2.3 濾波提頻的關(guān)鍵技術(shù)30-31
• 3.3 澤尼克波面擬合算法31-34
• 3.3.1 Zernike波面擬合的基本原理31-32
• 3.3.2 Zernike多項(xiàng)式項(xiàng)數(shù)的選取32-34
• 3.3.3 Zernike多項(xiàng)式用于波面重建算法的優(yōu)點(diǎn)34
• 3.4 常見算法的仿真結(jié)果及對比分析34-45
• 3.4.1 仿真實(shí)驗(yàn)流程34-35
• 3.4.2 相位提取仿真及對比分析35-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 高精度虛擬數(shù)字相移檢測實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析46-54
• 4.1 虛擬數(shù)字相移干涉的實(shí)驗(yàn)46-47
• 4.2 數(shù)字相移干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析47-51
• 4.3 干涉波前對干涉結(jié)果影響的仿真實(shí)驗(yàn)及分析51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 5 影響干涉檢測精度的誤差分析54-62
• 5.1 干涉檢測系統(tǒng)誤差分析54-55
• 5.2 濾波提頻誤差的影響55-61
• 5.2.1 濾波窗口的大小對檢測精度的影響55-59
• 5.2.2 濾波窗口的形狀對檢測精度的影響59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 6 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 結(jié)論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68-69
• 致謝69-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 白劍,曹天寧;基于相干波面光強(qiáng)分布的靜態(tài)干涉圖的數(shù)字分析[J];光學(xué)技術(shù);2001年06期

2 曹天寧;王仁善;周淑文;;數(shù)字式球面干涉儀的設(shè)計(jì)與功能[J];光學(xué)儀器;1991年04期

3 王青;;干涉原理與干涉儀標(biāo)準(zhǔn)的思考[J];江蘇現(xiàn)代計(jì)量;2008年05期

4 錢克矛,續(xù)伯欽,伍小平;光學(xué)干涉計(jì)量中的位相測量方法[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2001年03期

5 劉艷;蘇東奇;楊懷江;隋永新;;高精度干涉檢驗(yàn)移相算法對振動誤差的免疫能力[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué);2010年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王蘋;基于白光干涉色的光學(xué)材料應(yīng)力定量測量的方法研究[D];南京理工大學(xué);2011年

2 從方勇;平行平板干涉測量技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

3 楊家慧;半導(dǎo)體制冷式氦氖激光器穩(wěn)頻技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號：765105