基于散斑相关性调制的散斑干涉测量技术

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散斑干涉测量作为光学测量的重要分支,已经被广泛应用在物体表面形变的无损检测领域。当被测物体形变增大到一定程度时,散斑干涉条纹对比度降低,甚至散斑干涉条纹消失,即出现“退相关”现象。“退相关”影响散斑干涉测量精度以及测量范围,制约散斑干涉测量技术的应用。本文提出一种基于散斑相关性调制的方法,通过在散斑干涉测量系统中放置三次相位板进行相位调制,增大散斑相关尺寸,提高散斑场的相关性,扩展纵向相干区域,抑制“退相关”现象的发生。完成了以下主要研究工作:  1.提出并分析了相位编码调制抑制散斑场退相关方法及其可行性。在分析散斑场相关性与散斑尺寸关系的基础上,研究了相位调制对系统点扩散函数纵向和横向的扩展作用,说明相位调制是通过扩展散斑尺寸而提高散斑场的相关性,从而抑制退相关的工作机理。同时证明了相位调制不影响干涉测量结果。  2.研究了相位编码调制对散斑场相关性的影响。构建相位调制干涉系统模型,依据光场在自由空间中的传播规律及光学元件的相位变换作用,求得像空间散斑场分布,对比研究相位调制对干涉探测面上散斑场横向、纵向相关性的影响;进行实验验证,获得了与模拟研究一致的结果。  3.搭建实验系统开展了相位编码调制散斑干涉系统应用研究。搭建了4f形式的相位调制散斑干涉测量系统检测橡胶表面的形变,实验结果表明,相位调制后散斑干涉测量系统纵向相干区域深度增加,散斑干涉条纹局部对比度提升,能够一定程度上抑制散斑干涉测量中退相关的发生。在此基础上讨论了相位调制系统参数对调制效果的影响。
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