空间载波移相法.ppt

12121719 杨柳 当前光干涉测试技术应用到的主要三种方法是FFT法、条纹法和移相法。 移相法的处理精度最高，但是由于要采样多幅干涉图参与计算，对外界环境较长时间内稳定要求就比较高，就容易受到外界震动的影响。 FFT法和条纹法只需要单幅干涉图，可以在极短的时间内快速获得干涉图，相对的受外界震动影响就比较小，但是处理结果的精度较低。 低速采集 高速采集 没有震动时的干涉图 震动严重时的干涉图 答：no problem 空间载频移相法（SCPS法）：主要的思想来源于移相干涉术，又以空间载频为基础，是时域相移技术在空域上的应用。 SCPS法是Shough等人在1990年开始提出的，随即就得到了广泛的关注，在国外相关论文纷纷发表，更加促进其迅速的发展，但在国内还没有发现相关详细的文献报告，所以就有必要做一些探讨和研究。 光的干涉理论实质当两束光满足频率相同、振动方向相同以及位相差恒定光干涉条件时，两束光就会发生干涉现象，产生明暗相间的干涉条纹。 被测面的反射光： 参考面的反射光： 根据电磁波的叠加原理， 可得出干涉图光强分布公式： 因而使I在空间产生周期性的变化，形成明暗相间的干涉条纹。 干涉条纹分析就是从一幅或者多幅干涉图复出波面的原始特征，就是根据在空间上为余弦分布的光强信息，恢复出波面信息。根据干涉图的光强分布公式，反推算出波面相位分布。 先简单向大家介绍一下移相法。 基本原理就是在干涉仪的参考臂上通过移相器规律移动参考镜，使参考光束和测试光束的光程差发生改变，条纹的位置就作相应的移动，使干涉场中的任意一点的光强呈余弦变化，用CCD采集三幅或多幅不同相位的干涉图。 为干涉图的直流光强分布， 为干涉图的交流光强分布， 被测波面的相位分布函数， 、为参考面的可变相位， 为光瞳面坐标。 对于相位的计算，通常用的是四步法 在干涉仪中，通过压电陶瓷堆推动参考反射镜平移，使参考波面的相位δ在0一2π二内逐次变化π/2，对应的干涉场光强分布分别为: 数学运算，得到某点相位 四步平均法公式 空间线性载频 如果将参考光路的参考面不垂直于光轴而是相对于X、Y轴倾斜一定的角度，那么得到干涉图光强分布公式为： 其中 ， 分别为X和Y方向的空间调制频率 下面以X单方向上空间载频为例具体分析 通过调节倾斜角度的大小 ，被测面和参考面的对应点位相差就会发生改变，对应得到干涉图条纹的疏密程度也会发生改变。 参考面可以假设为绝对平面，只相对于X轴倾斜，而相对于Y轴的倾斜角度为零。一般把空间调制干涉图光强分布公式 通常情况下， 要比被测面相位必(x，y)、直流分量力变化的频率大的多，所以 大小不同，得到干涉条纹的疏密程度和弯曲程度就不同，可以根据不同空间载频处理方法，适当调节空间载频量得到满意的干涉条纹。 时域到空域移相转换 根据上面空间线性载频的分析，选择适当的空间载频量实现移相从时域到空域的转换。 引入一定量的空间线性载频，考虑到被测面相位对于调制参考面相位要小的多，可以近似认为调制后位相波面就是参考面，这样就使得调制后相位必在小的间隔区域内相位的线性改变量以及相邻点的相位差都是常数π/2。 具体要求： 前提：假定认为在波面相对比较小的区域内的波面是平的，或者认为在相对小的波面区域内相位不变。 干涉图在小的间隔区间内连续四个像素点的光强值依次对应于移相干涉术中四幅干涉图中的像素值，因此空域上连续的四个像素点就相当于时域移相得到的四个像素点。通过一定的采样运算公式计算波面相位，这就实现了移相从时域到空域的转化应用。 通过一定的移相采样运算公式，应用间隔区域内连续象素点光强值就可以计算出一定点的位相值。 如果干涉条纹的强度如下式所示， 求某一点（m，n）的相位可以通过下面式子得出 先调制空间载频使 信号的相位可以通过第一个间隔区域内像素点依次参与运算得到，间隔区域选择不同可以使用不同的相移采样运算公式，然后把间隔区域一个向右移动像素点，计算下一点的位相，如果一行运算完毕，就可以跳到下一行，依此类推，可以计算出整幅干涉图的位相值。 移相法和空间载频移相法的比较 谢 谢！