移相干涉術(shù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1移相干涉術(shù)移相干涉術(shù)位相的動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)：位相的動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)：移相干涉術(shù)、外差干涉術(shù)、鎖相干涉術(shù)；位相的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)：位相的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)：條紋法、FFT法、空域移相法參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：蘇大圖等，光學(xué)測(cè)試技術(shù)，北京理工大學(xué)出版社，1996年蘇大圖等，光學(xué)測(cè)量與像質(zhì)鑒定，北京理工大學(xué)出版社，1988年J.C. Wyant, OPTI513, Chapter 5D. Malacara, Interferogram Analysis for Optical Testing, Marcel Dekker, Inc. 1998 第1頁(yè)/共49頁(yè))(),(cos),(),(),(tyxyxIyxIt

2、yxIadId(x，y) - 干涉場(chǎng)的直流光強(qiáng)分布；Ia(x，y) - 干涉場(chǎng)的交流光強(qiáng)分布；(x，y) - 被測(cè)波面與參考波面的相位差分布； (t) - 兩支干涉光路中的可變相位 第2頁(yè)/共49頁(yè)cos)(baI不失一般性，對(duì)于空間一點(diǎn)，干涉信號(hào)的強(qiáng)度隨參考位相的變化為：我們的目的是求出位相，展開(kāi)上式sincos)(21aaaI其中 a1=bcos， a2=bsin(*)(*)式為關(guān)于變量a、a1、a2的三元一次方程。使用最小二乘法，可以求出a1、a2 ，從而得出位相第3頁(yè)/共49頁(yè)3,.,2 , 1),(NNitii取MinaaaINiiii2121sincos根據(jù)最小二乘法原理，有)()

3、(121iiBAaaa得第4頁(yè)/共49頁(yè)iiiiiiiiiiiNA22sinsincossinsincoscoscossincos)(iiiiiiIIIBsincos)(12aaarctg于是，有第5頁(yè)/共49頁(yè)I0 = a+ bcos() = a+ bcos I1 = a+ bcos(+/2) = a - bsin I2 = a+ bcos(+) = a - bcos I3 = a+ bcos(+3/2) = a+ bsin 2013tanIIIIa第6頁(yè)/共49頁(yè)Zygo GPI xpWyko 4100第7頁(yè)/共49頁(yè)斐索型， 100，平面、球面，臥式 泰曼型， 80/30，平面南京理工大

4、學(xué)研制，2005年獲國(guó)防科工委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)第8頁(yè)/共49頁(yè)1英寸，平面、球面，立臥兩用 150，平面，立式南京理工大學(xué)研制，2004年獲江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)第9頁(yè)/共49頁(yè)激光光外差平面干涉儀南京理工大學(xué)與中國(guó)計(jì)量院聯(lián)合研制1993年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)高精度大口徑平面波像差標(biāo)準(zhǔn)南京理工大學(xué)研制1995年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)第10頁(yè)/共49頁(yè)南京理工大學(xué)研制， 1998年獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)第11頁(yè)/共49頁(yè)第12頁(yè)/共49頁(yè)第13頁(yè)/共49頁(yè)第14頁(yè)/共49頁(yè)第15頁(yè)/共49頁(yè)壓電陶瓷堆第16頁(yè)/共49頁(yè)第17頁(yè)/共49頁(yè)第18頁(yè)/共49頁(yè)第19頁(yè)/共49頁(yè) 用一光柵的各級(jí)衍射光(如0級(jí)和

5、1級(jí))先拍攝一張全息圖，然后讓光柵在其平面內(nèi)沿垂直于刻線方向移動(dòng)一個(gè)距離x，其結(jié)果又在0級(jí)與1級(jí)的衍射光中引入了分別為0、的相位變化。其中2/d，d為光柵常數(shù)。用這種方法，一次即可得到三幅移相的干涉圖像，故操作更為簡(jiǎn)便。 第20頁(yè)/共49頁(yè)2),(cos121),(yxyxI第21頁(yè)/共49頁(yè)10mm20mm第22頁(yè)/共49頁(yè)第23頁(yè)/共49頁(yè)第24頁(yè)/共49頁(yè)移相器非線性為1.73%，重復(fù)性好移相器在移相幅度為2時(shí)的頻響為900Hz，延遲約為0.3毫秒 第25頁(yè)/共49頁(yè)相干區(qū)域?qū)ο喔蓞^(qū)域?qū)Ρ榷缺容^大比度比較大 ),(),(),(),(),(),(),(),(2),(43214231yxIy

6、xIyxIyxIyxIyxIyxIyxIyx干涉條紋的對(duì)比度 第26頁(yè)/共49頁(yè)第27頁(yè)/共49頁(yè)cos)(baI取=/4，3/4，5/42132IIIItg第28頁(yè)/共49頁(yè) 圖1.2.2 5%移相誤差所引起的測(cè)量誤差 （三步法） 第29頁(yè)/共49頁(yè)I0 = a+ bcos() = a+ bcos I1 = a+ bcos(+/2) = a - bsin I2 = a+ bcos(+) = a - bcos I3 = a+ bcos(+3/2) = a+ bsin 2013tanIIIIa要求相移步長(zhǎng)嚴(yán)格等于/2第30頁(yè)/共49頁(yè)Hariharan五步法對(duì)移相器的線性誤差有一定的抑制 )si

7、n(2)(tan),(153421IIIIIyx當(dāng)=90時(shí)1534212)(tan),(IIIIIyx第31頁(yè)/共49頁(yè) 圖 1.2.3 5%移相誤差所引起的測(cè)量誤差 （Hariharan 五步法） 與三步法或四步法相比，Hariharan五步法的誤差下降了26倍。 第32頁(yè)/共49頁(yè)531642134)43(tan),(IIIIIIyx移相步距60六步法七步法7531642177)24(tan),(IIIIIIIyx第33頁(yè)/共49頁(yè) 圖 1.2.4a 六步法 圖 1.2.4b 七步法 圖 1.2.4 5%移相誤差所引起的測(cè)量誤差（六步法和七步法） 與Hariharan五步法相比，六步法將測(cè)

8、量誤差減小了約30倍,而七步法將誤差減小了約3個(gè)數(shù)量級(jí)。由此可以看出，在移相干涉術(shù)中，移相的步數(shù)越多，得到的結(jié)果越精確。第34頁(yè)/共49頁(yè)cos)(baI取=-3，-，3第35頁(yè)/共49頁(yè)位相由反正切運(yùn)算而來(lái)，只能得到位相的主值第36頁(yè)/共49頁(yè)位相展開(kāi)的方法很多，已有專(zhuān)著出版，至今仍是熱門(mén)研究課題第37頁(yè)/共49頁(yè)sincos)(21aaaI取5步：I5-I1I4-I2于是第38頁(yè)/共49頁(yè)電壓-位移曲線的測(cè)試標(biāo)定 接觸式干涉儀第39頁(yè)/共49頁(yè)第40頁(yè)/共49頁(yè)第41頁(yè)/共49頁(yè)第42頁(yè)/共49頁(yè)第43頁(yè)/共49頁(yè)a1x+b1y+c1z+d=0a2x+b2y+c2z+d=0n1=(a1,b1,c1)n2=(