正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射相位輪廓術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、正弦相位調(diào)制正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射光纖干涉條紋投射相位輪廓術(shù)相位輪廓術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究關(guān)鍵技術(shù)研究KeyTechniquesfPhaseProfilometryBasedOnSinusoidalPhaseModulationFiberOpticInterferometry學(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：張甫愷指導(dǎo)教師：段發(fā)階教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零壹三年十二月摘要本文依托國家自然科學(xué)基金面上項目支持，針對小尺寸物體表面

2、三維形貌動態(tài)測量，研究基于正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射相位輪廓術(shù)的三維形貌測量方法中各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)；包括正弦相位調(diào)制同步積分算法的干涉條紋相位提取技術(shù)，搭建采用馬赫澤德干涉儀結(jié)構(gòu)的光纖干涉條紋投射系統(tǒng)實現(xiàn)干涉條紋投射，利用光纖端面的菲涅爾反射信號以及邁克爾遜光纖干涉儀結(jié)構(gòu)，設(shè)計能控制干涉條紋相位高精度正弦變化的正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射相位穩(wěn)定控制系統(tǒng)，研究受被測物體高度或深度調(diào)制的變形條紋圖像的增強處理技術(shù)。本文主要研究內(nèi)容包括：1

3、.建立正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射系統(tǒng)，系統(tǒng)利用馬赫澤德干涉儀結(jié)構(gòu)以及楊氏雙孔干涉原理可在小范圍內(nèi)實現(xiàn)高密度的干涉條紋投射，通過驅(qū)動纏繞在光纖干涉臂上的壓電陶瓷拉伸光纖，實現(xiàn)干涉條紋相位的正弦調(diào)制；建立光纖干涉條紋投射系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對投射條紋性質(zhì)的影響。2.為了測量光纖干涉條紋投射系統(tǒng)正弦相位調(diào)制過程中，由于光纖相位敏感性，受到外界因素影響帶來的干涉條紋相位波動，設(shè)計光纖干涉投射條紋相位測量系統(tǒng)，系統(tǒng)利用光纖干涉臂輸出端

4、面的菲涅爾反射信號以及邁克爾遜光纖干涉儀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)投射條紋相位漂移的測量。3.研究了調(diào)制信號相位調(diào)制度和相位角對正弦相位調(diào)制同步積分算法的影響，并設(shè)計正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射穩(wěn)定控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過在正弦調(diào)制信號中附加補償信號實現(xiàn)了投射條紋相位按照正弦相位高精度變化，為基于正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射相位輪廓術(shù)的三維形貌測量方法奠定基礎(chǔ)。4.對干涉條紋圖像處理進行研究，在保證條紋相位不發(fā)生畸變的前提下，最大限度的提高干涉條紋質(zhì)量，進而