基于干涉条纹图像对比法测量微位移

研究了基于迈克尔逊干涉条纹对比法测量微位移的实验。用He-Ne激光器、反射镜和分束镜组成的干涉光路,其中一个反射镜固定在被测物体上,通过被测物体的移动带动反射镜移动使干涉光路发生变化,从而导致干涉条纹的改变。在形成干涉条纹的位置利用线阵CCD采集干涉条纹图像,用序列图像对比的方法对图像进行处理和计算,得出被测物体的微位移。实验表明利用序列图像对比的方法测量微位移,方法切实可行、测量准确度高、测量的精度能够达到微米量级。     

四波混频实时光学检测

分析了利用掺铁铌酸锂晶体作介质的简并四波混频及其在干涉计量术中应用的原理,描述了被测透明样品的表面各光波及其干涉形成的透射条纹及反射条纹,利用光折变晶体的介电驰豫特性,求得透射条纹和反射条纹的对比度随时间变化的公式及各参数的相互关系。对由透射条纹及反射条纹计算被测透明物体样品折射率和厚度不均匀性的方法作了数学分析,提出一种新型四波混频实时测量透明物体的光学不均匀性的方法和实验光路,对相关参数对测量过程及测量结果的影响作了探讨,得到了平板玻璃样品的干涉条纹图像,计算出实验结果。     

钠光双线光谱下测量平板玻璃折射率实验的优化设计

利用分光仪测量平板玻璃折射率实验中,由于钠光双线光谱的影响,干涉场中往往得不到足够多清晰的干涉条纹,影响实验测量.借助数值计算分析出钠光双线光谱对透射光干涉场分布以及条纹可见度的影响,综合考虑理论结果和工艺要求,选取反射率为0.6、楔角1′左右的平板玻璃,在实验中观测到足够多清晰的干涉条纹,满足实验测量.     

基于干涉条纹跟踪实现纳米级位移测量的方法研究

设计了一套干涉条纹图像实时采集处理系统。在分析迈克尔逊干涉条纹特征表象的基础上 ,给出了通过跟踪干涉条纹的移动量测量被测对象纳米级位移量的理论公式 ;提出了干涉条纹特征点的提取与跟踪算法 :分段线性变换、方形窗口中值滤波和门限化边缘提取 ,给出了基于统计学原理的通过计算多条干涉条纹移动量获得被测对象纳米级位移量的计算公式。实验结果表明了该方法的有效性和实用性     

分光仪调整中干涉现象的分析与应用

描述了在分光仪调整实验中观察到的干涉条纹现象,并且当转动平行平板玻璃时,该干涉条纹有粗细疏密变化.本文从理论上分析了产生干涉条纹及干涉条纹疏密粗细变化的原因.在已知平行平板玻璃的厚度和光的波长的情况下,可应用该现象测量平行平板玻璃折射率,给出了折射率的计算方法,对结果进行了数据处理及误差分析.     

基于Matlab的迈克尔逊微小位移测量

传统迈克尔逊干涉条纹人工计数,测量方法稳定性差,人为误差较大。现提出一种基于CCD进行干涉条纹采集,利用Matlab中Waved Ruler（波尺）对干涉条纹进行图像处理。根据干涉条纹明暗周期性变化,通过对干涉条纹去背景噪声、二值化阈值滤波、去小噪声、条纹优选等步骤,对干涉条纹处理并计数,从而测得物体微小位移。实验结果表明,该方法优化了迈克尔逊干涉法测物体微小位移,测量最小误差达到0.4%,减小测量过程中的误差,提高测量稳定性。     

一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法

本论文提出一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法.该方法利用光杠杆将金属棒受热膨胀时的伸长量转化为F-P标准具干涉光场中干涉条纹半径的变化,通过测量干涉条纹的间距便可实现对金属线膨胀系数的测量.由于该方法仅需测量F-P标准具干涉光场中外侧条纹的间距,并且F-P标准具的多光束等倾干涉可以产生锐利的干涉条纹,因此测量过程更加简便,实验结果的精确度更高.通过实验测量验证了该方法的可行性与可靠性.     

双波长剪切散斑干涉法在复合材料缺陷检测中的应用

为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量,选用双波长激光照射和彩色相机,用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离,用红色波长相位减去绿色波长相位,得到合成波长相位,经频域滤波和相位解包裹,得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度,解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题,同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度,增强图像处理可靠度,提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比,实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性,实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量,扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围,为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.     

扫描干涉场曝光系统中干涉条纹周期精确测量方法

扫描干涉场曝光系统中的干涉条纹周期是相位锁定系统的重要参数,为精确测量干涉条纹周期,根据扫描干涉场曝光系统的特点提出了分束棱镜移动测量干涉条纹周期的方法,根据高斯光束传播理论,分析了该方法的理论误差;提出了周期计数法对周期测量数据进行计算。为降低对系统二维工作台运行及稳定精度的要求,提出了小行程高精度位移台辅助测量周期的方法,并进行了相关实验验证。结果表明:小行程位移台辅助周期测量方法在原理上可行,对于干涉条纹线密度1800 line/mm的系统参数,小行程位移台辅助周期测量的重复性可达到1.08×10-5(σ值),曝光实验的实测值与理论模型之间一致性较好,验证了该周期测量方法的可行性。     

基于数码观测式分光计的劳埃德镜干涉实验

利用数码观测式分光计进行劳埃德镜干涉实验,使用分光计中的游标盘测出有干涉现象时到干涉条纹刚好消失时载物台转过的角度,计算出狭缝光源到反射镜的垂直距离,应用数码相机观察记录干涉条纹图像,再运用GIMP软件测出干涉条纹的间隔,最后计算出光波波长．该实验操作简单,测量方便,适合在大学物理实验教学中推广应用．     

等倾干涉条纹的采集与处理

迈克尔逊干涉仪是测量微小长度的精密仪器。实验中,测量等倾干涉条纹个数是重要环节。为了实现单片机自动计数,对干涉条纹的采集和处理是前提条件。本文详细介绍了等倾干涉条纹,以及对它的采集与处理方法。     

基于PASCO平台的透明材料折射率的测量

将迈克耳孙干涉仪和PASCO实验平台相结合,设计了一种高精度、高效率测量透明材料折射率的方法.首先分析PASCO迈克耳孙干涉仪测量材料折射率的原理,然后利用高性能PASCO传感器和计算机对干涉条纹进行图像采集和数据处理,得到待测透明材料的折射率信息.最后对材料折射率的不确定度进行探究.实验结果表明,旋转角度θ对折射率的不确定度影响最大,厚度d次之,干涉条纹计数K影响最小.PASCO实验平台配合迈克耳孙干涉仪可以准确、高效的记录干涉条纹在"吞吐"时光强的变化,降低条纹计数测量的不确定度,从而提高透明材料折射率的计算精度.同时该方法还可用于和透明材料折射率相关的其他特性的测量.     

干涉亮条纹强度的不均匀分布

建立了低频液体表面声波的激光干涉测量系统,实验上不仅得到了清晰、稳定的干涉条纹,而且首次发现干涉条纹的强度分布具有空间不均匀性,干涉条纹被限定在一定的空间区域内,中心干涉条纹强度最小,向两边强度逐渐增大,在两边界位置达到极大.根据波动光学原理,得到了干涉条纹分布的解析表达式,并给出了低频表面波振幅、波长与干涉条纹空间限度、干涉条纹间距的数学表达式.理论规律与实验结果吻合较好.     

各向异性介质的平行平板干涉

提出了各向异性介质平行平板干涉中的相位差计算方法.证明了e光干涉产生的条纹为严格的椭圆曲线,椭圆长短轴的比值等于o光主折射率与e光主折射率之比,而与晶体厚度、干涉级等参数无关.拍摄了实验干涉图,并用最小二乘法对干涉条纹进行椭圆曲线拟合,结果与理论完全一致.本文提出的方法可用于晶体主折射率比值的精确简便测量.     

基于劳埃德镜的光干涉法测梁的杨氏模量

通过劳埃德镜利用杨氏双缝干涉原理测量横梁的杨氏模量,由梁中心的形变引起劳埃德镜位置变化对干涉条纹间距的影响,给出了梁的杨氏模量与干涉条纹间距变化之间的关系。通过实验证明该方法具有实验现象直观、原理通俗易懂、操作过程简单和测量精度可达纳米量级等优点,实验结果与标准值的相对误差为1.7﹪。     

基于物体像的干涉条纹图像中散斑噪声的识别方法

散斑噪声是激光干涉时的普遍现象,其覆盖被测表面对应区域的形状信息,造成测量误差。针对斜入式激光干涉测量中散斑噪声的特点,提出一种基于物体像的散斑噪声的识别方法。该方法通过统计物体像中有效测量区域和背景区域内灰度分布的特点,自动计算出判定散斑噪声的上下阈值。基于物体像与干涉条纹图像间微米级的映射关系,得到干涉条纹图像中散斑噪声的位置。设计了相关实验,对干涉条纹图像中识别出的散斑噪声区域进行修补,消除了包裹相位图中一个条纹周期内相邻像素点间大于π的相位突变。     

干涉法测量光学材料非线性折射率的方法研究

提出了一种基于楔形平板等厚干涉原理测量光学玻璃非线性折射率变化的方法。在理论分析的基础上,建立了变形的等厚干涉条纹变化△e／e与待测玻璃平片（K9玻璃）折射率变化量△nb之间的数学模型;在选取一定的实验条件下,获得等厚干涉实验测量干涉图样,并利用MATLAB对实验所得的干涉图进行图像数据处理分析计算,恢复出非线性变化光学玻璃材料的折射率变化量△nb该方法的测量精度可达10^-6。     

掠入射法测量液体折射率实验现象分析

掠入射法是基于全反射定律,采用几何光学原理来测量液体折射率的一种方法.文中对掠入射法测量透明液体折射率实验中出现的干涉条纹进行了定量分析,认为在分光计望远镜中观察到的干涉条纹是光线进入辅助透镜和直角棱镜间被测薄液膜干涉形成的,通过定义干涉条纹疏密度,对于薄膜引起的光程差与干涉明纹(或暗纹)间距两者间的关系进行讨论,其讨论的结果与实验结果一致.     

基于电子散斑干涉与数字剪切散斑干涉法的悬臂薄板振动分析

基于激光光路的光波随机相位扰动,分析了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图的形成机理,提出了一种振幅涨落测量法。搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统,并对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明,实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其他方法,得到的前10阶模态条纹图与有限元法计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法,数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化和缺陷更敏感。     

基于多光束干涉的长程轮廓仪

为提高长程轮廓仪(LTP)面型检测的精度,提出一种使用波面型等光程多光束分束器的LTP。该分束结构可将入射光束分成若干束等光强等光程的相干光。在理论上分析计算了傅里叶变换(FT)透镜焦平面上干涉条纹的位置和强度分布,探究了零级干涉主极大条纹宽度、振幅和±1级干涉主极大条纹振幅与多光束分束器各结构参数之间的关系。通过选取合适的参数设计了基于多光束干涉原理的新型分束器,并与传统分束器进行了仿真实验比较,设计了测量系统中的准直镜和FT透镜,在Zemax软件中建立了完整的光学系统模型,并对该模型进行了实验验证。结果表明多光束干涉长程轮廓仪可以实现对被测表面斜率的测量,其在探测面上的干涉条纹宽度比传统双光束干涉窄,光强也更加集中,可以提高LTP的测量精度。