数字干涉测量方法及面形的三维干涉测量及评价.ppt

* 数字干涉测量方法及面形的三维干涉测量及评价 一、实验目的 了解激光干涉的近代方法??数字干涉技术的原理和方法； 掌握干涉的实时检测技术； 了解数字干涉方法的特点及应用场合； 了解表面三维形貌的高精度实时测量原理； 实测一个平面光学零件的表面形貌并对评价指标PV，RMS的定义有所掌握。 二、实验原理 随着电子技术与计算机技术的发展，并与传统的干涉检测方法结合，产生了一种新的位相检测技术??数字干涉技术，这是一种位相的实时检测技术。这种方法不仅能实现干涉条纹的实时提取，而且可以利用波面数据的存储功能消除干涉仪系统误差，消除或降低大气扰动及随机噪声，使干涉技术实现?/100的精度，这是目前干涉仪精度最高的近代方法。 参考镜2由压电陶瓷PZT驱动，产生位移。此位移的频率与移动量由计算机控制。设参考镜的瞬时位移为li，被测表面的形貌（面形）为w(x,y)，则参考光路和测试光路可分别用下式表示： 干涉场中任意一点的光强都是li的余弦函数。由于li随时间变化，因此光强是一个时间周期函数，可用傅里叶级数展开。 从而求得被测波面，由下式给出： 为进一步降低噪声，提高测量精度，可用P个周期进行驱动扫描，测量数据作累加平均，即 上式说明孔径内任意一点的位相可由该点上的n×p个光强的采样值计算出来，因此，可获得整个孔径上的位相。除实现自动检测外，还可以测定被测件的三维形貌。 采用数字干涉测量原理进行面形的三维测量，与前面所不同的是测量中采用了扫描技术，因而可以实现面形的三维测量。高精度光学平面零件的面形精度可用下列二个评价指标，如下图所示。 1．PV值：是表面形貌的最大峰谷值 2．RMS值：是表面形貌的均方根值，RMS的定义是： xi??单次测值 N??重复测定次数 三、实验光路 同实验——精密位移量的激光干涉测量方法及实验(加PZT) 四、实验记录 被测工件：平面镜 4 3 2 1 等高图（凹或凸） EM RMS PV 序号 五、思考题 1. 采用下列方法可以提高测量精度吗? a. 增加一个周期内的台阶数(n)； b. 增加扫描的周期数(p) 2. 测量精度一般由测量正确性和测量重复性组成，试分析增加n或p的作用以及利弊关系 3. 试分析决定数字干涉仪测量准确性的因素和提高测量准确性的主要方法 4. 你知道测量表面三维形貌有什么意义和作用吗？试比较本方法与你了解的其它方法（例如轮廓探针法，三坐标测量机法，共焦法等）的优缺点。 5. 为什么说本方法可以消除干涉仪自身的系统误差，而普通干涉仪则不可能，只能靠加工水平来保证。 6. 光圈数N，局部光圈数ΔN，EM的物理意义以及与PV，RMS的大致关系。 *