[发明专利]基于分光同步移相的干涉检测装置及检测方法无效
申请号: | 201210371596.7 | 申请日: | 2012-09-29 |
公开(公告)号: | CN102914259A | 公开(公告)日: | 2013-02-06 |
发明(设计)人: | 单明广;钟志;郝本功;窦峥;张雅彬;刁鸣 | 申请(专利权)人: | 哈尔滨工程大学 |
主分类号: | G01B9/02 | 分类号: | G01B9/02;G01B11/06 |
代理公司: | 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 | 代理人: | 张宏威 |
地址: | 150001 黑龙江省哈尔滨市南*** | 国省代码: | 黑龙江;23 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 分光 同步 干涉 检测 装置 方法 | ||
1.一种基于分光同步移相的干涉检测装置,它包括光源(1),其特征在于:它还包括偏振片(2)、准直扩束系统(3)、第一偏振分光棱镜(4)、待测物体(5)、第一反射镜(6)、第二反射镜(7)、第二偏振分光棱镜(8)、λ/4波片(9)、矩形窗口(10)、第一傅里叶透镜(11)、一维周期光栅(12)、第二傅里叶透镜(13)、消偏振分光棱镜(14)、四象限偏振片组(15)、图像传感器(16)和计算机(17),其中λ为光源(1)发射光束的光波长,
光源(1)发射的光束经偏振片(2)入射至准直扩束系统(3)的光接收面,经该准直扩束系统(3)准直扩束后的出射光束入射至第一偏振分光棱镜(4),第一偏振分光棱镜(4)的反射光束经待测物体(5)后入射至第一反射镜(6),第一反射镜(6)的反射光束作为物光束入射至第二偏振分光棱镜(8);第一偏振分光棱镜(4)的透射光束经第二反射镜(7)反射后作为参考光束入射至第二偏振分光棱镜(8);
汇合于第二偏振分光棱镜(8)的物光束和参考光束经过λ/4波片(9)和矩形窗口(10)后入射至第一傅里叶透镜(11),经第一傅里叶透镜(11)汇聚后的出射光束通过一维周期光栅(12)后入射至第二傅里叶透镜(13),透射产生0和±1级衍射光,该衍射光经过消偏振分光棱镜(14)和四象限偏振片组(15)后的出射光束由图像传感器(16)的光接收面接收,图像传感器(16)的图像信号输出端连接计算机(17)的图像信号输入端;
以第一傅里叶透镜(11)光轴的方向为z轴方向建立xyz三维直角坐标系,所述矩形窗口(10)沿垂直于光轴的方向设置,并且沿x轴方向均分为两个小窗口;
第一傅里叶透镜(11)和第二傅里叶透镜(13)的焦距均为f;
矩形窗口(10)位于第一傅里叶透镜(11)的前焦面上;一维周期光栅(12)位于第一傅里叶透镜(11)的后焦面上并且位于第二傅里叶透镜(13)的前焦面上;
图像传感器(16)位于第二傅里叶透镜(13)的后焦面上;
一维周期光栅(12)的周期d与矩形窗口(10)沿x轴方向的长度D之间满足关系:d=2λf/D。
2.根据权利要求1所述的基于分光同步移相的干涉检测装置,其特征在于:消偏振分光棱镜(14)按照其分光面与x轴和z轴构成的平面平行的方式放置,入射光从与其分光面成45°或-45°角的斜面入射。
3.根据权利要求1或2所述的基于分光同步移相的干涉检测装置,其特征在于:一维周期光栅(12)为二值一维周期光栅或正弦一维周期光栅或余弦一维周期光栅。
4.根据权利要求1或2所述的基于分光同步移相的干涉检测装置,其特征在于:四象限偏振片组(15)为偏振方向依次逆时针旋转45°角的四片偏振片组成的2×2阵列,该四片偏振片沿逆时针方向排布。
5.根据权利要求1或2所述的基于分光同步移相的干涉检测装置,其特征在于:偏振片(2)的透光轴与x轴呈45°角。
6.根据权利要求1或2所述的基于分光同步移相的干涉检测装置,其特征在于:所述λ/4波片(9)快轴沿与x轴呈45°角的方向放置。
7.根据权利要求1或2所述的基于分光同步移相的干涉检测装置,其特征在于:所述矩形窗口(10)为D×(D/2)=6.33mm×3.16mm的窗口。
8.一种基于权利要求1所述基于分光同步移相的干涉检测装置的干涉检测方法,其特征在于:它的实现过程如下:
打开光源(1),使光源(1)发射的光束经偏振片(2)和准直扩束系统(3)的准直扩束后形成线偏振光,该线偏振光通过第一偏振分光棱镜(4)后分成物光束和参考光束;汇合于第二偏振分光棱镜(8)的物光束和参考光束通过λ/4波片(9)和矩形窗口(10)后,再依次经过第一傅里叶透镜(11)、一维周期光栅(12)、第二傅里叶透镜(13)、消偏振分光棱镜(14)和四象限偏振片组(15)后,在图像传感器(16)平面上产生干涉图样,计算机(17)将采集获得的干涉图样依据矩形窗口(10)的小窗口的尺寸分割获得待测物体(5)的四幅干涉图样,该四幅干涉图样以右上角图像为第一幅干涉图样,并按照逆时针方向排布为第一至第四幅干涉图样,将第三幅干涉图样和第四幅干涉图样进行镜像翻转后,四幅干涉图样按顺序的强度分布顺次为I1、I2、I3和I4,根据四幅干涉图样的强度分布计算获得待测物体(5)的相位分布
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