[实用新型]一种高精度散斑干涉相移条纹动态测量系统

说明书

本实用新型为一种高精度散斑干涉相移条纹动态测量系统，包括，激光器，用做光源，发出激光；压电陶瓷，可进行移动，且具有反射镜，反射镜用于反射激光并在物体表面产生相移散斑图；相机，用于捕捉图像；迈克尔逊干涉仪，用于产生干涉条纹；信号同步模块，用于制作同步信号发生电路；计算机，用于显示相机捕捉的图像，及计算干涉条纹图；其中，同步信号发生电路能够产生方波和阶梯波，方波和阶梯的上升沿同步，方波用于控制相机的图像采集，阶梯波用于控制压电陶瓷的移动产生相移图；阶梯波产生台阶电压，每个台阶的电压差值相等，且最大电压和最小电压差所对应的压电陶瓷运动的位移等于激光器的光源的一个波长。

技术领域

本实用新型涉及光电检测技术领域，具体涉及一种高精度散斑干涉相移条纹动态测量系统。

背景技术

激光散斑干涉测量技术(ESPI)因其测量精度高、测量面积广、光路简单、对环境要求低等优点被广泛应用于物体表面变形精密测量以及材料无损检测中。

激光散斑干涉仪通常以干涉条纹相位图的形式给出测量结果，为了提高干涉条纹的测量精度，目前使用最为广泛的是时间相移法。时间相移法借助精密的压电陶瓷(PZT)驱动光学镜片，从而控制激光的相位精密移动，同时运用CCD相机捕捉相移图案，最后利用计算机进行计算获得干涉条纹相位图。然而在动态的测量应用中，得到的条纹图存在不稳定现象，也即是条纹出现抖动，给测量和检测带来误差。虽然CCD相机可以运用软件触发和延时的方式来捕获PZT相移图像，但是由于软件触发和延时的时间不可控会导致在测量过程中CCD并不能完全精确地捕捉指定相移图像，从而会导致相移条纹计算不准确，同时使得条纹的不稳定，这使得激光散斑干涉的应用受到了很大的限制。

为解决这个问题，有实用新型人提出了条纹抗干扰的技术。例如，中国专利CN202022357977.2就公开了一种高精度高稳定性电子散斑干涉实时相位测量系统，该系统采用方波驱动相机采图并运用三角波驱动PZT运动，利用方波的间隔周期同步触发PZT运动，从而保证相机采集捕捉到PZT运动产生的相移图像。然而，经本申请人进一步研究发现，该方法利用方波间隔周期触发PZT运动，这使得对方波信号发生电路的要求较高，在测量过程中方波的周期必须严格保持不变，否则触发的PZT信号将不准确从而使得相机不能精确捕捉到相应的相移图像；另外，运用相同的时间间隔采集三角波触发的PZT相移图，对三角波的斜率精度有较高的要求，也即三角波的斜率必须要是1；另外相机的曝光时间不一致性也将引起相移散斑图的捕捉误差。这些局限都导致该方法实现的困难。

实用新型内容

本实用新型提出一种高精度散斑干涉相移条纹动态测量系统，既能保持传统散斑干涉相移法的精度，又能稳定动态的显示散斑干涉相位图，进而提高散斑干涉的测量精度，以解决上述提到的技术问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高精度散斑干涉相移条纹动态测量系统，包括：

激光器，用做光源，发出激光；

压电陶瓷，可进行移动，且具有反射镜，所述反射镜用于反射激光并在物体表面产生相移散斑图；

相机，用于捕捉图像；

迈克尔逊干涉仪，用于产生干涉条纹；

信号同步模块，用于制作同步信号发生电路；

计算机，用于显示所述相机捕捉的图像，及计算干涉条纹图；

其中，所述同步信号发生电路能够产生方波和阶梯波，所述方波和所述阶梯波的上升沿同步，所述方波用于控制所述相机的图像采集，所述阶梯波用于控制所述压电陶瓷的移动产生相移图；

所述阶梯波能够产生台阶电压，每个台阶的电压差值相等，且最大电压和最小电压差所对应的所述压电陶瓷运动的位移等于所述激光器的光源的一个波长。