几种相位解包算法的研究+文献综述(2)
时间:2017-06-19 21:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
移相干涉技术的基本原理是在干涉仪的两相干光之间引入有序的位移，当参考光强(或相位)发生变化的时候，干涉条纹的位置也作相应的移动。在此过程中，用光电探测器对干涉图进行多幅阵列网格的采样，然后把光强数字化后存储在帧存储器里，由计算机按照一定的数学模型根据光强的变化求出相位的分布。采用移相算法计算的波面相位，一般是通过反正切函数求得.这些波面数据是被压包(Wrapped)后的波面数据，因为反正切函数将整个波面归一化在[ ]区间内，因而造成了波面的不连续性。为了消除这种相位的跳变，对包裹相位进行解包处理(Unwrapping)是移相干涉测量技术中的一个关键技术问题。 1．2 国内外研究现状 1．3主要研究工作 (1) 分析国内外相关文献，详细探讨了移相干涉技术并全面研究了数字波面干涉仪的工作原理。 (2) 研究各种相位解包算法，进行比较各种算法的优缺点。 (3) 选择区域增长算法，利用MATLAB编写相应程序。 (4) 进行模拟相位，并且压缩相位，再解包相位，与原相位进行比较。 2移相干涉测量的基本技术 2.1移相干涉技术基本原理 原理是在干涉仪的两相干光的相位差之间引入有序的相位，其参考光程(或相位)变化时干涉条纹的位置也做相应的移动。在此过程中，当光电探测器对干涉图进行多幅阵列网格的采样，然后把光强数字化后存储在帧存储器中，由计算机按照一定的数学模型根据光强的变化求相应的相位分布，同时也可以分辨出波面的凹凸性。多幅的采样可以减小噪声的影响，在条纹的对比度不好的情况下，也可以得到较好的结果，整个光瞳面上的光强分布不均匀对它的测量精度影响较小，也可以避免激光高斯分布的影响，这些技术的最重要的优点在于提供了一种快速、简洁、高精度、自动化的测量方法，关键的技术在于通过计算机分析处理测量的数据，从而获得所测的相位值。 图2.1所示为Twyman-Green干涉仪，在双光束干涉中其参考镜上装有压电陶瓷移相器(PZT)。由驱动电路驱动参考镜产生十分之一波长量级的光程变化，使干涉场产生变化的干涉图形。 图2.1 Twyman-Green干涉仪基本构成 干涉场的光强分布可表示为： (2.1) 式中： 为干涉场的直流光强分布； 干涉场的交流光强分布； 为被测波面与参考波面的相位差分布，有时不加区别的被称为被测波面相位； 为两支相干光路中的可变相位。 传统的干涉测量方法是，固定 ，直接判读一幅干涉图中的条纹序号N(x, y)，由此获得被测波面的相位信息 。由于干涉域的各种噪音、探测与判读的灵敏度限制及其不一致性等因素的影响。其条纹序号的测量不确定度只能做到0.1，相应的被测波面的面形不确定度也只能在0.1 ~0.5 之间。 为了减小干涉测量的不确定度，要设法采集多幅相位变化的干涉图中的光强分布 ，用优良的数值算法解出 。对于给定的干涉场某点式(2.1)中 都是未知数，所以至少需要 和 三幅干涉图才能确定出 。 一般地，不妨取 (责任编辑：qin) |