Mirau相移干涉法测量微透镜阵列面形

基于Mirau相移干涉法,在实验室环境下对微透镜阵列的微表面形貌进行了轮廓测量.实验使用He-Ne激光器作为光源,干涉成像系统由Mirau干涉物镜和其他光学元件组成.在实验中使用压电陶瓷执行器作为相移器,通过5步相移法计算待测表面形貌.实验结果表明,基于Mirau相移干涉法对微透镜阵列面形的测量,水平分辨率达到1.1μm,垂直测量准确度达到6.33nm,垂直测量范围为5μm.对于微透镜阵列的面形测量,通过将微透镜阵列划分为若干微小区域以保证局部面形最大高度小于5μm,然后辅以精密平移机构进行若干次5步相移法测量局部面形,再利用相位重建所得的数据进行拼接和3D轮廓重建,最终得到整个微透镜阵列的精确微表面形貌.

用相移干涉法测量表面三维轮廓的研究

简要地介绍了以白光干涉理论为基础 ,利用相移干涉法进行表面三维轮廓测量的原理与系统的构成 。

白光相移干涉法测量三维表面轮廓的算法及实现

依据白光干涉理论，利用相移干涉法，研究了三维表面轮廓测量的原理与系统构成，讨论了白光相移干涉法测量三维表面轮廓的算法和数据处理的实现过程．实验结果表明，测量结果和数据处理都可精确地满足被测工件的要求．

基于三稳频激光波长的相移干涉测量法修正空气折射率湿度参数

针对公式法测量空气折射率受到Cd光源频率稳定性低和应用温度区间小的影响,其湿度修正误差不适应当前光学精密测量的实际需求的问题,提出了基于相移干涉光路的折射率测量光路.该光路由一个相移干涉光路和一个辅助角度测量干涉光路组成,并采用3个高精度稳频波长作为光源(532,633,780nm).在14.6~24.0℃温度区间内进行实验,获得了对湿度的修正系数并得到修正公式.将其用于实验比对,表明所得公式的测量精度优于Boensch公式.

基于SVMD-HD去噪的白光干涉解调算法

垂直扫描白光干涉法(VSWLI)是一种非接触式三维表面轮廓测量方法。蝙蝠翼作为VSWLI当中一种固有的缺陷,尤其在被测样品的台阶高度小于光源的相干长度时,台阶边缘处的蝙蝠翼尤为显著。相移干涉法不存在这种缺陷,但是存在相位模糊的问题。提出一种将Carré等步长相移算法与快速傅里叶变换(FFT)相干峰值检测技术相结合的白光干涉解调算法。该算法基于逐次变分模态分解(SVMD)与Hausdorff距离(HD)联合去噪。分别以高度为500 nm和1200 nm的连续台阶器件和高度为10μm的标准台阶作为测试样品,进行实验测量验证。所提出的算法能够有效地抑制台阶高度跳变处的蝙蝠翼,克服相位模糊问题。

载波相移云纹干涉法研究

通过对载波技术研究 ,提出载波相移云纹干涉法 .采用该方法可以实现云纹干涉条纹信息的自动识别 .给出了灵敏度和载波频率的定量关系式 ;同时 。

基于三步相移干涉法的光学传输矩阵测量与聚焦

基于光学传输矩阵实现透过散射介质进行聚焦和成像是近年来光学领域的研究热点。为了测量得到散射介质的光学传输矩阵,并利用光学传输矩阵研究散射介质的特殊性质,首先结合三步相移干涉法测量磨砂玻璃的光学传输矩阵,分析哈达玛基和笛卡尔基下光学传输矩阵的特征值分布特点,然后基于笛卡尔基下的光学传输矩阵以及相位共轭的思想,实现透过散射介质的单点聚焦和多点聚焦,验证散射介质的聚焦点可控特性;研究相机处于不同位置时透过散射介质的聚焦性质,测量光学系统的焦深;基于聚焦点可控性质及光学系统焦深,验证系统中磨砂玻璃的类透镜性质。结果表明:三步相移干涉法测量散射介质光学传输矩阵的测量时间短,聚焦的增强因子较高;哈达玛基和笛卡尔基下光学传输矩阵的实部和虚部的特征值分布均服从高斯分布,与理论结果比较符合,验证了三步相移干涉法对散射介质光学传输矩阵测量的正确性;所述系统的可聚焦焦深较长,且在焦深范围内均可实现单点聚焦和多点聚焦。

用双图全息相移干涉法计算与时间有关的位相分布

提出一种双图全息相移干涉法．该方法可以用来计算与时间有关的位相分布，两幅全息干涉条纹图可以同时得到，并且有固定的９０°位相差．虽然两幅条纹图的位相可以随着时间变化，如环境影响，或载荷变化，但他们之间的位相差恒定．该方法利用二维傅氏变换，结合偏振相移法以及分光技术．

基于干涉显微原理的表面形貌测量系统

根据光学干涉显微法原理,设计开发了一套微纳结构表面形貌测量系统。该系统采用林尼克干涉显微镜,通过参考镜扫描的方法将扫描器与相移器集为一体,分别采用五步相移算法和基于采样定理的包络均方函数(SEST)算法实现相移干涉法(PSI)和垂直扫描干涉法(VSI)两种模式对微纳结构的表面形貌测量。为验证该系统性能,采用标准多刻线样板和标准台阶作为样件对VSI和PSI两种模式分别进行了测量实验。结果证明,该系统能够完成微纳结构表面形貌的快速精确测量,可以满足微电子、微机电系统中微纳结构的表面形貌测量要求。

白光干涉技术在球轴承测量中的应用

为了实现球轴承中球体在制造加工中快速准确的测量,采用白光干涉技术、图像处理技术和信号处理技术组建了一整套的基于迈克尔逊干涉仪的测量系统。对白光干涉技术进行了理论分析,对轴承球体进行了光学球面半径的高精度测量和粗糙度测量,取得了光洁度图像和曲率半径图像。在大量实验论证的基础上经过处理和计算得到了精确的计算数据,光洁度分辨率可达到纳米量级,曲率也可以计算到微米量级。结果表明,利用此技术可以对球面进行快速精确的测量,提高了加工质量和检测速度。

聚合物光纤梯度折射率测定方法和误差分析

研究了测量聚合物光纤径向折射率分布的相移干涉法,建立了数学模型,并采用数字模拟法进行了误差定量分析.

梯度折射率分布极坐标测量方法和误差分析

研究了测量聚合物光纤径向折射率分布的相移干涉法,建立了数学模型,分析了测量误差的来源及影响,为能准确测得聚合物光纤的折射率分布提供了保证。

三维表面轮廓的测量技术

简要介绍了用于三维表面轮廓测量的接触式和非接触式两种测量方法的优缺点 ,重点阐述了实体光栅法、正弦波相位调制法和白光相移干涉法三种非接触式测量方法的原理。提出了用白光相移干涉法进行三维表面轮廓测量应采用的系统结构和算法。

单晶硅球密度的绝对测量

单晶硅球密度的绝对测量是阿伏加德罗常数测量的关键技术。综述了单晶硅球密度测量的最新进展，包括硅球密度测量的技术原理、测量领域、影响因素、测量装置及最佳测量能力等等，分析了硅球密度测量的主要难点和关键技术，预测了相关研究的技术前景及发展趋势。

一种机械扫描式精密相移测长方法

以相移干涉测长为应用背景,提出了一种基于"机械扫描"的相移测长方法。利用超高弹性石英材料研制出了干涉测长所需的单体3路相移装置,并利用该相移装置建成了相移测长装置,成功地将位移传感器的量值在线溯源到光学频率标准,从而实现了对3路相移的准确测量。介绍了一种引入步长控制误差的"新五幅相移"实现相位解算方法,算法准确度达到0.01%。对不确定度的定量分析结果表明,基于该机械扫描式相移技术构建的绝对长度测量系统准确度可达0.5nm。

基于图像拼接的微表面三维测试系统开发

常用的干涉系统可测量较大区域但达不到足够的分辨率,干涉显微镜的测量可达较高的分辨率,但测量区域小。本文提出了一种将干涉显微技术和图像拼接结合的微表面三维测试系统。系统将Mirau显微干涉物镜与压电陶瓷传感器(PZT)结合起来实现相移干涉,从而获取被测件形貌的信息。同时采用精确定位电控平移系统精确定位,实现被测件表面的分区域扫描,并利用子区域图像的重叠区域进行拼接匹配。考虑不同重叠尺度对拼接效率以及拼接质量影响,设定不同比例的重叠区域进行对比实验。实验结果表明重叠区域在20%左右综合效果最好。

基于光纤法布里-珀罗传感的高速气流测量系统

针对水利枢纽高速气流的流速测量需求,提出了一种基于光纤法布里-珀罗(F-P)传感技术的湍流流速测量系统。该系统由风速测量探头和偏振低相干干涉解调单元组成,利用两支F-P传感器检测流场的压力和温度变化,以实现流速的计算。通过追踪单个条纹的峰位置和七步相移法,对低成本线阵CCD采集到的干涉信号进行高精度解调。在温度为20~40℃和压力为98~110 kPa的环境下对两支传感器进行标定,用于滞止压力测量的传感器的压力绝对误差小于0.018 kPa,用于流场温度测量的传感器的温度绝对误差小于0.08℃。利用该系统进行了速度为9.3~93 m/s的气流检测,流速绝对误差小于0.49 m/s。实验结果表明,该系统可以实现高速湍流的流速测量,成本低,有广泛的应用前景。

硅球密度绝对测量

单晶硅球密度的绝对测量是阿伏加德罗常数测量的关键技术,是目前国际热点研究领域.本文综述了包括我国在内的国际单晶硅球密度测量的最新进展,涉及硅球密度测量的技术原理、测量领域、影响因素、测量装置及最佳测量能力等,分析了硅球密度测量的主要难点和关键技术,预测了相关研究的技术前景及发展趋势.

盐水溶液跨混合纤维素膜扩散机制的定量可视化实验研究

介绍了一种改进的高时空分辨率相移干涉仪,测量了不同浓度的NaCl溶液跨过5 μm孔径醋酸-硝酸混合纤维素膜进入去离子水的跨膜扩散过程。实验观察到NaCl溶液在膜-液界面附近的质量输运行为受膜结构的影响而表现出的特征:相对分散的浓度高值分布、均流传质现象、对流的快速纵向进行和横向扩散的缓慢发展等。实验计算得10.0 mg/mL、7.5 mg/mL、5.0mg/mL、2.5 mg/mL 和 1.0 mg/mL 的 NaCl 溶液跨膜传质系数分别为 3.0×10^(-6) m^(2)/s、8.5×10^(-7) m^(2)/s、7.8×10^(-7)m^(2)/s、2.9× 10^(-7)m^(2)/s和6.0×10^(-8)m^(2)/s。本实验结果可为跨膜扩散机理的研究提供参考。