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电子散斑微变形、面形测量的相关技术研究

作　者: 宋鹏
导　师: 孙平
学　校: 山东师范大学
专　业: 光学
关键词: 电子散斑干涉 形貌测量 傅里叶变换 载波 大剪切方棱镜
分类号: O436.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电子散斑干涉测量技术是光学测量技术的重要分支。电子散斑干涉测量技术是利用条纹分析实现变形的无损测量,具有非接触、全场性、精度高的特点,近二十年来已成为测量变形场的重要方法。电子散斑干涉术通过在被测物体表面产生干涉条纹(载频调制条纹),分析位移场与物面高度之间的关系,可测量物面的形貌。该方法基于光的干涉,测量灵敏度高。电子散斑面形测量技术基于传统的电子散斑干涉技术,具有电子散斑干涉技术的一系列优点。本文就电子散斑干涉结合傅里叶变换法用于物体变形、面形测量进行了研究与讨论,主要内容是:1.介绍了散斑的成因、产生方法及相关概念;回顾了散斑干涉计量的起源与发展;系统介绍了电子散斑干涉的原理及散斑干涉中的位相测量技术。2.回顾了物体变形及面形测量的发展过程,重点介绍了电子散斑干涉载频调制和傅里叶变换法相结合的测量物体形貌的方法。3.根据电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的基本原理,物体表面的微小偏转可引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。物体的偏转使物体表面产生离面位移与面内位移。将物体由于变形而产生的相位差与物体由于偏转而产生的相位差进行对应比较,得出了离面位移引入了载波,面内位移引入了含有物体高度信息相位的结论。基于这种结论对电子散斑干涉载频调制可用的几种形貌测量方法进行了讨论,比较得出利用典型电子散斑干涉系统测量物体形貌,载波条纹与物面对载波条纹的调制均比较明显,容易利用傅立叶变换解调出含有物体高度信息的相位,并通过实验得到了验证。4.参与设计了一种新型的大剪切方棱镜,并利用这种新型的大剪切镜做了一系列电子散斑干涉测量物体变形及形貌的实验,效果良好。实验也证实了利用这种新型的大剪切镜可以有效利用光强透过率,还具有价格便宜的优点。有利于实现产品化和规模化。

全文目录


中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 激光散斑现象  9-12
    1.1.1 激光散斑的形成及分类  9-10
    1.1.2 激光散斑场的产生方法  10-12
  1.2 激光散斑测量技术的起源与发展  12-13
  1.3 电子散斑干涉术的应用及发展  13-14
    1.3.1 电子散斑干涉术的应用  13
    1.3.2 电子散斑干涉术的发展  13-14
  1.4 本论文的主要工作  14-15
第二章 电子散斑干涉场载频调制与解调技术  15-25
  2.1 偏转物体法电子散斑干涉场空间调制原理  15-18
  2.2 傅里叶变换法解调  18-20
  2.3 频谱分离  20-23
    2.3.1 频谱分离条件  20-22
    2.3.2 频谱分离对偏转角度的要求  22-23
  2.4 小结  23-25
第三章 电子散斑干涉载频调制形貌测量技术  25-31
  3.1 物体面形的傅里叶变换载波调制原理  25-26
  3.2 傅里叶变换法解调  26
  3.3 典型实验  26-29
    3.3.1 实验系统  26-27
    3.3.2 步进电机及驱动控制  27
    3.3.3 实验测量  27-29
  3.4 结论  29-31
第四章 电子散斑干涉载频调制形貌测量方法的分析  31-37
  4.1 基于电子散斑干涉载频调制的物体变形与形貌之间的关系  31-33
  4.2 基于傅里叶变换的散斑形貌测量方法的讨论  33-36
    4.2.1 典型的电子散斑干涉系统  33-34
    4.2.2 迈克尔逊电子散斑干涉系统  34
    4.2.3 双光束电子散斑干涉系统  34-35
    4.2.4 实验验证  35-36
  4.3 小结  36-37
第五章 基于新型方棱镜的大剪切电子散斑干涉术的研究  37-55
  5.1 大剪切电子散斑干涉术的基本原理  37-38
  5.2 新型大剪切棱镜的制作原理  38-41
  5.3 基于新型大剪切棱镜的典型实验研究  41-50
    5.3.1 基于新型大剪切棱镜的电子散斑干涉系统  41-48
      5.3.1.1 基于新型大剪切棱镜的四步相移电子散斑干涉法  41-46
      5.3.1.2 基于新型大剪切棱镜的载频调制电子散斑干涉法  46-48
    5.3.2 基于新型大剪切棱镜的载频调制形貌测量系统  48-50
  5.4 高噪声散斑条纹图像滤波技术  50-53
    5.4.1 散斑干涉常用的滤波方法  50-51
    5.4.2 滤波结果分析与讨论  51-53
  5.5 结论  53-55
参考文献  55-61
攻读硕士学位期间发表的论文  61-63
致谢  63

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 物理光学（波动光学） > 干涉与衍射
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