[發(fā)明專利]一種基于空間相移的散斑干涉燒蝕測量系統及方法

有效

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• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113358324B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 隆永勝;汪盛佳;楊建軍;王磊;韓新星
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所;哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/08
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

1.一種基于空間相移的散斑干涉燒蝕測量系統，其特征在于，包括：激光器、準直擴束單元、分束單元、載物面、參考面、第一成像透鏡、參考光透鏡、測量臂孔徑、參考臂孔徑、合束單元、第二成像透鏡和面陣相機單元；其中，

所述激光器用于提供激光；

所述準直擴束單元用于將所述激光器出射的激光進行準直擴束后，入射所述分束單元；

所述分束單元用于將入射的激光分束，分束后，一路為測量臂，入射用于設置待測物的載物面后反射，依次穿過所述第一成像透鏡、所述測量臂孔徑，入射所述合束單元，另一路為參考臂，入射參考面后反射，依次穿過所述參考光透鏡、所述參考臂孔徑，入射所述合束單元；

所述合束單元用于將入射的兩路激光合束，合束后激光穿過所述第二成像透鏡，匯聚成像在所述面陣相機單元處，形成散斑干涉圖；

且所述測量臂孔徑和所述參考臂孔徑為孔徑大小可調的獨立孔徑，孔徑中心相對于穿過的激光光束中心偏移量不同，用于引入空間相移；

其中，所述第一成像透鏡與所述參考光透鏡焦距相同，且到所述第二成像透鏡的光程相同，所述測量臂孔徑位于所述第一成像透鏡的后焦面處，所述參考臂孔徑位于所述參考光透鏡的后焦面處；

所述分束單元的分束光強比為1:1；

所述參考面為漫射面，材質與待測物相同；

測量臂中，激光垂直入射待測物表面；

所述分束單元為分束立方體，所述合束單元為合束立方體；

所述分束立方體用于將入射的激光分束，分束后，一路為測量臂，經所述分束立方體的透反面反射后出射，垂直入射待測物后反射，依次穿過所述分束立方體、所述第一成像透鏡、所述測量臂孔徑，再經反射鏡轉向，入射所述合束立方體，并透射穿過所述合束立方體；

另一路為參考臂，經所述分束立方體的透反面透射后出射，入射參考面后反射，依次穿過所述參考光透鏡、所述參考臂孔徑，入射所述合束立方體，并在所述合束立方體的透反面上反射，與透射的一路合束；

所述測量臂孔徑、所述參考臂孔徑的孔徑最小值根據所述面陣相機單元的像素設定，令成像的散斑干涉圖中面積最小的散斑顆粒至少對應3個像素。

2.根據權利要求1所述的基于空間相移的散斑干涉燒蝕測量系統，其特征在于：

所述第一成像透鏡、所述參考光透鏡分別與所述第二成像透鏡構成4f光學系統。

3.一種基于空間相移的散斑干涉燒蝕測量方法，其特征在于：采用如權利要求1或2任一項所述的基于空間相移的散斑干涉燒蝕測量系統進行測量，包括：

設置待測物與基于空間相移的散斑干涉燒蝕測量系統，并調節(jié)測量臂孔徑、參考臂孔徑的孔徑大小及孔徑中心位置，令所述測量臂孔徑和所述參考臂孔徑的孔徑大小相同，孔徑中心相對于穿過的激光光束中心偏移不同的距離，直至面陣相機單元能夠拍攝到散斑干涉圖；

進行風洞燒蝕試驗并利用所述面陣相機單元實時拍攝待測物的散斑干涉圖；

根據兩張不同時刻的散斑干涉圖，解算待測物表面發(fā)生的變化量，完成待測物燒蝕測量。