基于频域分析的抗振移相干涉测量.docx

第23卷第1期2015年1月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.23No.1Jan.2015

文章编号1004-924X(2015)01-0252-08

基于频域分析的抗振移相干涉测量

刘乾*,王洋，吉方，何建国，张连新

(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)

摘要：针对移相干涉测量中振动引起的移相误差和对比度变化，提出了一种从空间载波干涉图频谱中提取移相和对比度信息的方法。该方法通过分析载波干涉图频谱，从基带和边带中提取移相和对比度信息，运用最小二乘法补偿对比度变化并复原波前位相。最后采用构造平滑孔径函数对带有孔径的干涉图进行处理。数值仿真证明：提出的方法可以高精度检测移相量和对比度变化，能够有效补偿因对比度变化引起的位相复原误差。在频率为9Hz、幅度为0.5μm的简谐振动条件下实验验证了本文方法的实用性。结果显示：从受振动干扰的干涉图中复原平晶表面时，其复原误差PV值小于0.015波长。该方法无需硬件改动，有望为移相干涉测量应用于现场测量提供一种低成本的解决方法。

关键词：移相干涉术；确定性加工；振动；频域分析；现场测量

中图分类号：TH744.3文献标识码：Adoi:10.3788/OPE0252

Vibration-insensitivephase-shiftinginterferometrybasedonfrequencydomainanalysis

LIUQian*,WANGYang,JIFang,HEJian-guo,ZHANGLian-xin

(InstituteofMachineryManufacturingTechnology,

ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)

*Correspondingauthor,E-mail:liuqianblue@126.com

Abstract:Analgorithmwasproposedtodealwiththephase-shiftingerrorandcontrastvariationinaPhase-shiftingInterferometry(PSI)undervibration.Thealgorithmdetectedphaseshiftsandcontrastvariationbyanalyzingthespectraofspatial-carrierinterferogramsfirstly.Thenthephaseshiftswereusedasprioriinformationtoretrievethewavefrontphasefromleast-squareequationwithcontrastcompensation.Todealwithinterferogramswithnon-rectangularaperture,amaskwithsoftborderwasconstructedanddataextrapolationwasavoided.Theeffectivenessoftheproposedalgorithmwasvalidatedbysimulationsandexperiments.Thesimulationresultsshowtheproposedmethodcandetectthephaseshiftsandcontrastvariationinhighaccuracyandcancompensateeffectivelyphaseretrievalerrorscausedbycontrastvariation.Thepracticabilityofthealgorithmwasverifiedunderasimpleharmonicvibrationwithafrequen