本文關(guān)鍵詞：抗振動移相干涉測量算法與實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：移相干涉測量技術(shù)具有重復性好和空間分辨率高的優(yōu)點,是目前波面測量的主要手段。移相干涉測量技術(shù)易受外界振動干擾的特點使其難以滿足大口徑、長焦距大型光學元件測量和大批量、高效率光學加工的需求,甚至成為相關(guān)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。為實現(xiàn)振動下的波面測量,本文開展了抗振動干擾的移相干涉測量方法研究。建立了振動下移相干涉測量誤差的模型。研究了振動對移相干涉測量的影響機理,分析了誤差在移相干涉測量中的傳遞過程,并仿真計算了振動對測量誤差的影響規(guī)律。結(jié)果表明,外界振動造成的移相誤差和干涉條紋對比度波動導致了振動下移相干涉測量的誤差。提出了兩種抗振動干擾的移相干涉測量算法——頻域分析法和三步迭代法。頻域分析法通過分析空間載波干涉圖在頻域的基帶和邊帶而提取移相和對比度信息；建立了帶有對比度補償?shù)淖钚《私庀喾匠�；分析了頻域分析法的誤差源,認為帶寬相關(guān)的因素對頻域分析法檢測精度影響較大,進而建立了載頻選取準則；通過邊帶相關(guān)方法解決了復雜波面的測量問題。三步迭代法將波面位相視為方程未知量,通過迭代求解方程：針對迭代求解中傾斜因子與空間坐標的非線性耦合,根據(jù)移相量在正交方向上不相關(guān)的特點提出了“正交分解”的解決思路；實現(xiàn)了條紋對比度的計算和補償；提出了利用間隔采樣的方法實現(xiàn)迭代計算的提速。兩種算法呈現(xiàn)互補性的特點：頻域分析法是一種確定性的方法,抵抗振動的能力強,但因引入空間載波而導致少量的非共路誤差；三步迭代法需要對移相量或波面進行一定的預判,抵抗振動的能力稍弱,不存在非共路誤差。通過實驗測試了頻域分析法和三步迭代法對外界振動的抗干擾能力。在簡諧振動下的測試實驗表明,兩種算法均能夠高精度復原被測面形,在幅頻積為60μmHz的簡諧振動下,復原面形PV值的誤差小于0.01λ,2σ重復性優(yōu)于0.01λ,能夠滿足精密和超精密加工中抗振動性能的要求。模擬磁流變拋光機床振動下的測試實驗表明,兩種算法復原面形的PV值誤差小于0.01λ, RMS值誤差小于3×10-3λ,可以滿足磁流變拋光機床對光學元件在位測量的要求。頻域分析法和三步迭代法對傳統(tǒng)移相干涉儀的結(jié)構(gòu)和硬件基本不做改變,有望為光學元件的現(xiàn)場在位測量及其它振動環(huán)境下的面形檢測提供一種低成本、高精度的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：光學測量 移相干涉技術(shù) 面形測量 振動 在位測量
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O436.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 選題背景和研究意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3 本文思路和主要工作內(nèi)容16-18
• 第二章 振動對移相干涉測量的影響機理18-44
• 2.1 移相干涉測量原理18-21
• 2.2 振動條件下移相干涉測量誤差的傳遞21-22
• 2.3 振動引起的干涉圖變化22-28
• 2.4 干涉圖變化對最小二乘解相的影響28-38
• 2.5 振動下移相干涉測量誤差模型與數(shù)值仿真38-42
• 2.6 本章小結(jié)42-44
• 第三章 基于空間頻域分析的移相干涉算法44-82
• 3.1 空間載波對干涉圖信息的調(diào)制作用44-47
• 3.2 頻域分析算法47-58
• 3.3 頻域分析法的移相檢測誤差分析58-60
• 3.4 頻域分析法移相檢測誤差的分布規(guī)律60-72
• 3.5 適用于復雜波面的邊帶相關(guān)算法72-78
• 3.6 干涉儀的非共路誤差78-81
• 3.7 本章小結(jié)81-82
• 第四章 基于迭代計算的移相干涉算法82-114
• 4.1 隨機平移移相的迭代解相82-86
• 4.2 計算和補償對比度波動的混合算法86-90
• 4.3 三步迭代法90-98
• 4.4 三步迭代法的仿真驗證98-99
• 4.5 三步迭代法的“雙重解”問題及解決方法99-103
• 4.6 三步迭代法的計算誤差分析103-105
• 4.7 三步迭代法計算誤差的分布規(guī)律105-109
• 4.8 三步迭代法的運算提速109-112
• 4.9 本章小結(jié)112-114
• 第五章 抗振動性能實驗測試114-134
• 5.1 實驗裝置114-116
• 5.2 抗振動性能的表征和測試方法116-118
• 5.3 簡諧振動下的抗振動性能測試118-125
• 5.4 模擬加工設備振動下的抗振動性能測試125-128
• 5.5 頻域分析法和三步迭代法的比對128-132
• 5.6 本章小結(jié)132-134
• 第六章 全文總結(jié)134-136
• 6.1 本文所做工作134-135
• 6.2 本文的創(chuàng)新點135
• 6.3 不足之處與展望135-136
• 致謝136-137
• 參考文獻137-144
• 附錄Ⅰ 攻讀博士期間發(fā)表的論文144
• 附錄Ⅱ 獲獎情況144-145
• 附錄Ⅲ 攻讀博士期間參加的學術(shù)活動145

  本文關(guān)鍵詞：抗振動移相干涉測量算法與實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：313801