[发明专利]一种高温环境下双波长剪切干涉测量物体表面曲率的方法

摘要

一种高温环境下双波长剪切干涉测量物体表面曲率的方法，涉及高温下结构表面变形测量、光学实验技术领域。该方法构建双波长剪切干涉系统，在高温下测量物体表面曲率变化，排除高温下空气扰动对物体表面曲率测量的影响，利用所述双波长剪切干涉系统准确在高温环境下获取物体表面曲率形貌信息。该方法利用剪切干涉测量物体表面曲率，利用空气对不同波长光线的折射率不同，去除高温环境中空气扰动对测量结果影响。本发明结构简单，易于实现，解决了高温环境下空气扰动对光学测量物体表面曲率形貌的干扰问题，并可以实现全场实时在线测量物体表面曲率形貌。

主权项

1.一种高温环境下双波长剪切干涉测量物体表面曲率的方法，其特征在于，所述方法采用双波长剪切干涉曲率测量系统，所述双波长剪切干涉曲率测量系统，包括：双波长偏振激光器、扩束系统、分光镜、偏振分光棱镜、第一光栅、第二光栅、第三光栅、第四光栅、第一凸透镜、第二凸透镜、第一过滤屏、第二过滤屏、第一成像屏、第二成像屏、第一CCD相机、第二CCD相机、数据处理及显示系统；所述双波长偏振激光器（3）发出一束含两个波长且振动方向相互垂直的偏振激光，该激光经过扩束系统（4）扩束后经过分光镜（5）反射到试件（2）表面，试件放置在受热环境中，激光经过试件表面反射后透过分光镜（5）传播，通过分光棱镜（6）将振动方向不同的两个波长偏振激光分开传播，透过分光棱镜传播的激光频率为f1，频率为f1的激光经过第一光栅（7）和第二光栅（8）剪切干涉形成干涉条纹，透过第一凸透镜（11）后通过第一过滤屏（13）在第一成像屏（15）上成像，用第一CCD相机（17）拍摄记录第一成像屏上包含试件表面形貌信息的干涉条纹；通过分光棱镜（6）反射传播的激光频率为f2，f2部分激光经过第三光栅（9）和第四光栅（10）剪切干涉形成干涉条纹，透过第二凸透镜（12）后通过第二过滤屏（14）在第二成像屏（16）上成像，用第二CCD相机（18）拍摄记录第二成像屏上包含试件表面形貌信息的干涉条纹，第一CCD相机和第二CCD相机拍摄记录的信息传入到数据处理及显示系统（19）进行处理，并最终得到并显示试件在高温受热情况下的表面曲率分布；曲率κ_xx、κ_yy、κ_xy计算关系式如下：κxx=p2Δg(λ1)∂n2(x)∂x-g(λ2)∂n1(x)∂xg(λ1)-g(λ2)]]>κyy=p2Δg(λ1)∂n2(y)∂y-g(λ2)∂n1(y)∂yg(λ1)-g(λ2)]]>κxy=p2Δg(λ1)∂n2(y)∂x-g(λ2)∂n1(y)∂xg(λ1)-g(λ2)]]>其中κ_xx、κ_yy、κ_xy为试件表面曲率，x方向为水平方向，y为竖直方向，g(λ₁)、g(λ₂)分别为频率f1、f2激光的空气折射率，分别为光栅方向沿水平方向f1、f2激光水平方向剪切干涉+1级干涉条纹的条纹数，分别为光栅方向沿竖直方向f1、f2激光竖直方向剪切干涉+1级干涉条纹的条纹数，p为光栅密度常数，Δ为相邻两光栅之间距离。