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,对载波数字相移云纹干涉法测试的精度进行了系统分析.     

云纹干涉载频调制技术及分析

在物体变形场的测量中,云纹干涉的载频调制技术有重要作用.在云纹干涉中,对称光照明产生的衍射光沿试件栅表面的法线传播并产生干涉.通过改变照明光的入射角度,可实现变形条纹场的空间调制.通过光程差的分析说明了载波条纹产生的机理,得出了载波频率与照明光入射角度变化之间的关系式.利用三点弯曲加载结合二维载频调制实验,给出了实验结果.证明了在初始条纹较少的情况下,载频调制技术能有效地测量物体的位移场.     

用于微观场小应变测量的云纹干涉载波条纹法

在云纹干涉法的基础上，研究了一种新的测量方法——云纹干涉载波条纹法，利用初始载波条纹根据物体变形前后的变化对应变进行分析。实验证明：在结合适当的数字图像处理技术情况下，应用频率为1200lp/mm的试件栅，测量试件（微观场）变形产生的应变时，精度基本控制在±10με的范围内。对该方法的研究表明：其灵敏度可在1με以下。方法可给出U场诸行、V场诸列的平均应变值，使研究微观场小应变及微观场临近区域微小应变的不同成为可能。这一技术为MEMS研究中对相关力学内容的分析提供了技术支持。     

结合线性回归的离轴数字全息去载波相位恢复算法

为实现仅用一幅离轴数字全息图便能直接恢复相位,提出一种利用空间载波相移技术(spatial carrier phase shift, SCPS)和线性回归相结合的离轴数字全息去载波相位恢复算法.首先,利用SCPS将一幅离轴数字全息图分为四幅含有载波相移的全息图,其中载波相移由沿行、列两个方向的正交载波所引入;然后,将四幅载波相移全息图作为输入,将所求物体相位和两个正交的载波作为未知量,结合最小二乘法和线性回归同时求出载波和相位信息.相较于已有的去载波技术,本算法无需背景全息图作为参考,便可准确地去除载波,实现高质量的相位重建.本文结合数值仿真和具体实验结果验证本算法的有效性和优越性.     

双光路测量红外飞秒激光脉冲的载波包络相位稳定性

描述了利用双光路自参考技术测量红外飞秒脉冲载波包络相移的方法，并通过建立的红外飞秒脉冲载波包络相移测量装置，实验测量了自主搭建的可调谐光学参量放大系统输出的红外飞秒激光脉冲的载波包络相移.对于1.6 μm的激光脉冲，测量得到在100 s内其相位抖动为115 mrad（rms）.实验结果表明双光路法具有易于调节、测量方便、应用性强等优点. 关键词： 飞秒激光测量 自参考技术 双光路 载波包络相位     

一种基于傅里叶变换的分析载波条纹的新方法

针对传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时会有边缘效应产生的问题,提出了一种基于傅里叶变换法的外推延拓方法,并从理论上进行了数学推导。为了验证这种方法的正确性,分别对一维数字信号和二维空间载波条纹图进行了数值模拟,进一步分析了误差产生的原因,并与传统的傅里叶变换法对比。结果表明该法可以有效抑制传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时边缘效应所造成的较大误差,在基于空间域相位调制技术的波面干涉测量中,对空间载波条纹图进行处理,可以使相位的计算精度达到3.3 mrad。     

基于同步载波提取的光纤传感器相位生成载波解调方法

利用3×3耦合器和法拉第旋转镜等光学元件,构造了一个基于迈克尔逊干涉系统的光纤振动传感器.使用外调制的方法对传输光进行相位生成载波调制,并将该光纤振动传感器应用于长距离的安全监测中.通过对该传感器的干涉输出信号进行贝塞尔展开分析,发现干涉输出信号中含有与外调制所使用的载波频率相同的信号成分.因此,使用一个中心频率为载波频率且通带很窄的带通滤波器,可以同步地提取载波信号.同步提取的载波信号用于干涉输出信号的相位生成载波被动零差解调,可以得到作用于光纤振动传感器上的外界振动信号.本文提出了从输出信号中同步提取载波的方法,通过理论推导得出了该方法的可行性,并且通过软件仿真和实验验证了该理论的正确性.文中还对提取的载波受低频信号干扰,造成其幅度不稳定的现象进行分析并提出了解决方法.研究表明,同步载波提取法适用于相位调制器与干涉信号输出端距离较远,相位生成载波解调需要的同源载波获取较困难的情况.     

飞秒钛宝石激光脉冲的载波包络相移测量研究

飞秒激光脉冲的载波包络相移测量与控制是实现阿秒脉冲与光学原子钟的重要内容，在利用光子晶体光纤扩展飞秒钛宝石激光振荡器光谱的研究基础上，通过自参考技术测量并优化了该激光输出脉冲的载波包络相移所引起的拍频信号.实验上采用半导体抽运的倍频Nd:YVO4532nm激光器作为抽运源，对钛宝石激光器所产生的平均功率500mW、脉宽18fs的光脉冲进行拍频测量后观察到约23MHz的频移，对应于每周期053π的载波包络相移.飞秒激光脉冲载波包络相移测量的实现对于进一步利用电子反馈系统精确控制载波包络相移，从而得到高稳定的飞秒激光频率梳具有重要意义. 关键词： 载波包络相移 光子晶体光纤 飞秒 超连续     

载波全息干涉图的自动分析

用正交相干相位检测法实现了载波全息干涉图的自动分析.讨论了分析载波条纹图的边界效应,提出了一种易于在微机上实现的条纹图外插算法.最后给出了一幅实时法载波全息图的分析结果.     

高温云纹干涉法的进展

本文对云纹干涉法在高温范围的测量应用进行了回顾。对制栅方法、高温云纹干涉光路系统及高温云纹干涉法在材料高温蠕变测量、高温蒸气管道现场蠕变测量、激光焊接残余应变分析等中的应用进行了简述     

Scanning moiré and phase shifting with time delay and integration imaging

Scanning moiré is generated by undersampling of a phase-modulated grating pattern. In projection profilometry the scanning moiré pattern represents equal height and depth contours on a test object. By use of time delay and integration (TDI) imaging, it is possible to generate an on-line scanning moiré pattern from the complete periphery of a rotating cylindrical object. For automated phase and profile unwrapping from scanning moiré fringes, phase-shifting interferometry techniques are most desirable. However, lack of spatial information in the undersampled scanning moiré fringes introduces serious errors in phase unwrapping. We report a method that uses oversupply of data to balance the effect of undersampling. This oversupply is achieved with a TDI feature that permits programmable image magnification in the scanning direction.     

基于虚云纹原理的数字相移形貌影栅云纹仿真系统

在阐述形貌影栅云纹法的虚云纹原理的基础上,利用计算机模拟了各种光场中的全场仿真影栅云纹图,结合相移技术创建了以精确解答为基准的数字相移形貌影栅云纹仿真系统,并且讨论了点照射—点观测光场设置下使用相移法必然会引入系统初始误差的普遍现象。通过对点照射—点观测光场中参数差异所带来不同的系统初始误差进行分析和评估,得到了降低这种光场系统误差所应遵循的准则。这些新的工作对规范、合理设计数字形貌影栅云纹仪实验系统和对特殊的光场设置进行误差分析将有所帮助,进一步对研究工作的前期准备具有启发和指导作用。     

Projection-type moiré topography with frequency modulation technique using liquid crystal digital gratings

A projection-type moiré topography that uses a frequency modulation technique with two liquid crystal digital gratings (LCDGs) is proposed. In this method, moiré contours are filtered to remove the image of the original grating from the moiré contours by moving the image created by the LCDGs. The frequency modulation technique can be used to analyze the fringe of step heights or other separate areas by modulating the fringe interval. The experimental results showed the possibility of measuring three-dimensional shapes and step heights.     

利用电子散斑相移技术测量物体三维面形的方法

为了获得准确的面形测量,提出了一种相移电子散斑干涉技术测量物体面形的测量方法.利用电子散斑干涉产生载波条纹,该载波条纹受到物体表面高度的调制变得弯曲,引起载波条纹相位的变化,可运用相移技术提取物体的相位信息,最后根据高度和相位之间的关系得到物体的面形.介绍了该方法的原理,利用该方法对球冠物体进行了面形测量,证明该方法测量物体面形是可行性的.由于是采用散斑干涉的方法产生干涉条纹,因此该方法测量物体面形具有灵敏度高的优点.     

Method for acquiring the characteristic parameter of the dual-spiral moiré fringes

Based on moiré phenomena and the Talbot self-imaging effect, dual-spiral moiré fringes could be acquired with two spiral gratings. This kind of special moiré fringes could be used to test the collimation of the light beam, which was significant in many correlative applications. The characteristic parameter of the dual-spiral moiré fringes reflected the collimation condition directly. A method with two algorithms, which were respectively based on Fourier transform and the phase-shifting algorithm, was proposed and simulated to extract the characteristic parameter. The influence of the random noise on the extraction was also analyzed and discussed.     

利用莫尔条纹测量物体三维形貌新方法研究

提出了以计算机控制光栅产生莫尔条纹来测量物体三维形貌的新方法.利用计算机控制空间光调制器（Space Light Modulator,SLM）产生可控制幅度及位相的理想光栅,将平行光波投影到待测物体上,其反射光通过参考光栅形成莫尔条纹,利用CCD接收并进行数字图像处理,恢复出待测物体的三维形貌.对此方法进行了理论分析,推导了变形莫尔条纹与待测物形貌变化的关系式.利用MATLAB对此关系式进行仿真计算,其准确度可达0.011 μm.     

基于快速傅里叶变换的条纹图像处理研究

为提高船体扭转角变形测量精度,对双光栅干涉测量法产生的莫尔条纹采用快速傅里叶变换频域处理。采集不同宽度的莫尔条纹图像,分别对图像进行快速傅里叶变换,对比分析图像频谱,得到实际莫尔条纹图像的有效频率信息。分析滤波器的选择原则,选用陷波低通滤波器,去除频域图像中高频噪声,获得莫尔条纹有效信息。实验结果表明,莫尔条纹的频域处理精度远高于空域处理结果,使扭转角测量精度提高到1.2″。     

基于联合变换相关和相移干涉的图像加密

提出了一种在联合变换相关器结构中引入三步相移干涉和二元置乱技术的图像加密方法.用纯相位空间光调制器同时调制原始图像和两个随机相位掩模,利用三步相移技术分别将图像信息和主密钥加密为全息图,并用CCD在输出面上接收,再利用二元置乱技术置乱图像信息的全息图.在获得置乱密钥和附加密钥的情况下,可以通过一定的算法快速、清晰的重建原始图像.用计算机仿真验证了它的可行性和有效性.     

Rapid phase extraction method based on the difference image between interferograms with unknown phase-shifting amount

In phase-shifting interferometry, based on the difference image between interferograms with unknown phase-shifting amount, a rapid phase extraction method is proposed. In this method, first, by means of the simple subtraction operation between interferograms captured in one phase-shifting period, a sequence of difference images are generated easily; second, to decrease the random phase-shifting errors induced during the phase-shifting procedure, the summation operation is performed for these difference images; third, based on one time phase recovery operation and one time phase-unwrapping operation, the measured phase with high precision can be obtained rapidly. Moreover, in the proposed method, by means of a simple phase summation operation for all pixel-phases in one interferogram, the corresponding phase-shifting amount of interferogram can be determined conveniently.