相移干涉测量技术_前瞻技术信息服务平台

文章来源：睐芯科技LightSense 原文作者：Dylan

本文介绍了什么是相移干涉测量技术。

1、相移干涉测量的原理

相移干涉测量利用了光的干涉原理，通过引入已知的相移量来获取被测物体表面的形貌和形变信息。其核心在于采集多个具有已知相位差的干涉图像，并通过数字图像处理技术最终重建出物体表面的相位分布。实际中，可以通过在干涉系统中引入压电陶瓷装置（PZT）来实现相移。一般情况下，当施加电压信号到 PZT 时，该电信号会直接转换成线性位移运动。

图 1. 用于光学元件测试的干涉仪

干涉场的光强信息与干涉图中像素点的灰度信息相关基本公式如下：

公式（1）其中，I(x,y) 代表干涉图像的强度，a(x,y) 和b(x,y) 分别为干涉图像的平均强度和强度调制，(x,y) 表示相位差，θ 为已知的相位移动量，下面公式也是如此。

2、解相算法-四步移相法

四步移相法可以有效计算出理想移相图组的相位分布。先获取无移相的干涉图像，再进行三次移相间隔为π/2的移相，每次移相完成采集1帧图像，共得到4帧相位相差π/2的干涉图像，其图像光强信息分别为：

4帧图像强度图像的相位分布可以用以下公式计算：

四步移相法的优势在于其快速的求解速度以及适用于对理想干涉图组进行求解。然而，当外部干扰存在时，导致相位变化呈现无规则态时，四步移相法的解相效果会受到严重影响，缺乏抗振能力，因此其在这种情况下的应用效果非常糟糕。担心存在误差，这些误差可能会影响从相移干涉图中提取准确的相位。当相移执行器校准错误时，就会出现引入PZT的典型系统误差源，从而导致相位提取过程中的失谐。可以采用具有四个以上多个干涉图的相移算法，以减少这种系统误差。