[發明專利]一種對移相干涉儀隨機誤差模態的評估方法

有效

• 申請號: 201210562736.9
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103047928A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 馬冬梅;邵晶;金春水;張海濤;于杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01J9/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明屬于干涉儀誤差的評估領域，具體涉及一種對移相干涉儀隨機誤差模態的評估方法。

背景技術

移相干涉儀是一種高精密的光學測量設備，被廣泛應用于科研與生產中。作為一種高精密的光學儀器，移相干涉儀利用其自身高精密的光學和機械部件來保證其測試精度。經過長時間的使用，不斷增加的隨機誤差會對干涉儀的測量精度產生影響。通常情況下，需要采用多種昂貴的高精密儀器來分析尋找隨機誤差源。這大大地增加了干涉儀的維護和使用成本。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種對移相干涉儀隨機誤差模態的評估方法，該方法通過對隨機誤差的模態進行分析，通過比對各種誤差源引起的隨機誤差模態之間的差異來快速獲得移相干涉儀中隨機誤差源的種類，為干涉儀的維護和使用提供簡便快捷的指導。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種對移相干涉儀隨機誤差模態的評估方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一：使用移相干涉儀對一良好波前進行多次測量，測量過程中引入傾斜，取引入傾斜后多次測量結果的平均值作為參考相位；然后隨機取其中一次測試相位，減去參考相位，獲得一次隨機測量結果的測試誤差：

步驟二：通過對移相干涉儀隨機誤差源的分析，得到不同種類的誤差源與測試誤差之間的關系，推導獲得移相不準確引起的隨機誤差、振動引起的位置噪聲誤差、光源功率不穩定引起的隨機誤差和光源中心頻率漂移引起的誤差特性；

步驟三：根據分析獲得的不同誤差源引起的隨機誤差的特性，對比步驟一中獲得測試結果中的測試誤差，確定干涉儀中的主要誤差源。

本發明的有益效果是：本發明通過數學分析和仿真模擬，確定不同誤差源引起的隨機誤差的特性，能夠幫助相關人員快速識別尋找儀器中存在誤差源，大大節省了通過高精密儀器對設備維護和檢測的費用，方便簡潔。

附圖說明

圖1?本發明一種對移相干涉儀隨機誤差模態的評估方法被測試波前。

圖2?測試過程中引入一定傾斜量的干涉條紋。

圖3?移相不準引起的隨機誤差。

圖4?振動引起的隨機誤差。

圖5?光源強度不穩定引起的隨機誤差。

圖6?光源中心頻率不穩定引起的隨機誤差。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

一種對移相干涉儀隨機誤差模態的評估方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一：?使用移相干涉儀對一良好波前進行多次測量，波前的均方根誤差在1/10~1/20波長，測量過程中引入一定量的傾斜，干涉條紋中有兩到三根直條紋，取引入傾斜后多次測量結果的平均值作為參考相位，多次測量取平均值的操作能夠較好地消除大部分隨機誤差，因此取多次測量結果的平均值作為參考值，便于提取某此測量過程中的隨機誤差；然后隨機取其中一次測試相位，減去參考相位，獲得一次隨機測量結果的測試誤差：

移相干涉儀通過移相的方式產生不同相位情況下的干涉條紋，以獲得不同的光強方程組，通過對這一系列方程的求解獲得干涉測量中所需的相位。移相干涉儀移相得到的干涉條紋可以通過下式獲得：

其中V為干涉條紋對比度，φ_n為t時刻的參考相位，為被測試相位。

根據文獻Peter?de?Groot“Derivation?of?algorithms?for?phase-shifting?interferometry?using?the?concept?of?a?data-sampling?window”.?APPLIED?OPTICS,?34,?4723-4730?(1995)中提到的移相干涉儀廣義相位提取算法，被測相位可以由以下公式獲得：

對于窗口函數w_n為實函數，Re為取實部，Im表示取虛部，可以取如下公式：