[發(fā)明專利]基于頻率盲估計的多表面面形測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010891522.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112097678B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 常林;鄭維偉;于瀛潔;閆恪濤;徐瞿磊;孫濤;王陳
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種基于頻率盲估計的多表面面形測量方法，其特征在于：通過對采集得到的干涉圖中的各點干涉頻率的盲估計和幅值、相位的求解，完成具有多表面的被測件的一次性無接觸測量；使用波長移相干涉儀對被測件進行干涉圖的采集，所述基于頻率盲估計的多表面面形測量方法包括如下步驟：

a.對疊加的余弦信號的光強變化條紋圖進行基于各信號干涉頻率獨立分布的盲頻率估計，從而確定各個干涉信號的精確頻率分布；

b.通過所構建的新型最小二乘初始相位和幅值求解方法進行計算，從而恢復各個干涉信號中所包含的面形信息，對透明的平行平板進行多表面分離和重建，并對被測件的腔長值和平均厚度進行求取，從而完成被測件的多表面干涉測量。

2.根據(jù)權利要求1所述基于頻率盲估計的多表面面形測量方法，其特征在于：在進各個信號的干涉頻率的求解時，考慮由前后表面和厚度變化的疊加的干涉圖，根據(jù)激光傳播特性，采集的到的條紋圖表示為三組余弦信號相疊加的形式，將表示為由K個頻率不同的余弦信號及噪聲e(n)疊加組成的信號，寫為以下表達式：

式中，實采數(shù)據(jù)的序數(shù)為n＝1，...，N，{A_k，ω_k：k＝1，...K}是未知實量，θ_k：k＝1，...K是在-π～π之間的獨立隨機變量，具有均勻分布特性，并且對應各個信號的初始相位；ω_k是各個信號的頻率；A_k是各信號的對比度；所述盲頻率估計是通過余弦檢測從給定的N個實采數(shù)據(jù)中精確計算各未知數(shù)；假設e(n)的均值為零、方差為σ²的噪聲分量；采用消除噪聲的方法為：對每一個像素點計算各幀干涉圖下的平均值，將采集到的干涉中各點減去此值，消除背景光強和噪聲；移相值設置為π/4，為了保證測量精度，總采集幀數(shù)選擇為200幀，即N＝200；

對因此將無噪聲諧波y(n)及其組成表示為：

改寫為下式：

式中，其中e是自然底數(shù)，j是虛數(shù)單位；因此當頻率分量ω_k求出后，以上N個方程組是b_k的線性方程，因此求出各個b_k是具有可行性的，并由實采序列的各組成信號的頻率進行計算和分析；進而，任意頻率的K個無噪聲諧波的實數(shù)余弦信號可用線性預測模型中的預測系數(shù)a_k進行表達，并且其表達式具有對稱性；由實采序列可求出預測系數(shù)a_k的估計值，因此對預測模型表達式做Z變換得到下式：

式中，Ψ(z)是無噪聲諧波表達式通過線性預測模型進行表示的形式，進而使用Z變換后得到的原式的表達式，其2K個根均為z平面上單位圓的共軛復根；因此可由Z域變量z的表達式得到余弦信號頻率ωk可由下式求得：