摘要：本文基于相移干涉测量法高空间、时间分辨率定量可视化测量了近临界流体瞬态热对流边界层温度场。实验选取了两种具有不同临界距离的工况点,使用相移干涉测量方法获得了时间连续的全场相位信息,经过一系列处理后得到了高时间、空间分辨率的温度场可视化图像。研究获得了超临界传热过程中流体区域的全局温度场,定量分析了拟临界线附近不同工况点之间传热特征。

摘要：为了满足现代工业领域中对复杂结构产品的高精度多自由度测量需求,构建了多自由度联合采集系统模型。建立了宽谱段相移干涉多自由度采集系统模型,并对系统中的光学部件进行了设计;以相移干涉技术为基础,提出了多自由度联合测量算法,并分析验证了所设计系统的合理性;根据仪器的物理和光学参数对算法进行了具体实现,基于Simulink的仿真试验结果表明:深度测量精度在μm级,测量范围在m级;光谱检测分辨率在nm级,测量带宽300 nm,覆盖整个可见光区域,光谱准确度为0.2 nm,误差率小于0.1%。该系统满足了现代工业精密测量中高深度分辨率、宽深度测量范围、高光谱准确度、高光谱分辨率的要求。

摘要：晶体在溶解及生长过程中边界层的信息直接影响晶体生长速度和物质输运过程,进而影响晶体质量和生长机制。本文利用相移干涉技术建立了晶体生长过程实时监测系统,对无机盐晶体溶解及生长过程中的边界层信息及物质输运过程进行了实时监测,获得了整个实验过程中的晶体生长速度。实验表明:在溶解过程中,边界层内浓度分布与晶体界面距离呈指数下降关系,边界层内浓度差与晶体溶解速度随时间呈指数减小关系;在结晶过程中,边界层内浓度分布规律与溶解过程相反;边界层内浓度差和晶体生长速度曲线则呈现出先上升再下降最后趋于稳定的规律,且在重力场和物质输运过程的共同作用下,晶体表面会产生浮力对流现象。

摘要：基于相移干涉理论设计并实现了微平面三维形貌测试系统 ,针对三维形貌检测解包裹过程中出现的问题 ,改进了现有的残差点判断法 ,能够更加准确、快速地确定残差点的存在 .对相位解包裹算法进行了系统研究 ,分析了干涉图中残差对相位解包裹的影响 ,提出了一种基于二阶导数的区域增长解包裹算法 .在实际测量中 ,最终结果得到了明显的改善 ,证明了该方法的有效性 ,提高了系统精度 .采用此算法 ,系统的纵向测量误差小于 2nm .

摘要：相移干涉技术融合了多种现代核心技术,已成为光学精密测量的关键技术,在诸多领域有着重要应用。基于实验教学的基本要求和培养大学生综合素质的目的,设计适用于普通光学实验室的相移干涉实验装置,并以平面波前为例进行验证性实验。将该实验引入本科光学实验教学中,不仅能够使学生直观地理解光波干涉原理及其应用,而且通过设计和调试光路以及编译简易程序,可提高学生综合实践和综合知识应用能力,进而培养其创新能力。该创新探索式实验对大学物理实验教学具有重要的推广应用意义。

摘要：以相移干涉法测出的点阵波面数据为基础,设计了计量用平面度测试软件Flat Ex,包括标准平晶的绝对检验、研磨面平尺的斜入射测量和子孔径拼接及三个功能算法模块。通过与等倾干涉仪检定过程的比较,从理论上说明从密集点阵数据中提取稀疏点数据的合理方法,以符合规程的要求或约定俗成的做法。程序已经用于处理Matro Pro和Phase One等多种相移干涉仪数据,提取出符合要求的平面度结果。在相移干涉仪与等倾干涉仪检定结果进行比对实验中,表现出良好的一致性。

摘要：设计了一种用于迈克尔逊干涉仪横向剪切相移测量的精密相移系统。该系统采用压电陶瓷驱动器作为驱动元件,通过柔性铰链平移机构推动反射镜实现无摩擦、无间隙微位移。采用电容传感器进行位移反馈测量,利用单片机系统作为中央处理器进行PID闭环控制以实现高精度相移。对相移系统的行程及定位精度进行了测试,当输入阶跃位移信号为80nm时,相移系统输出位移精度小于3nm。当相移系统连续位移2μm,每步位移为80nm时,其输出位移的定位精度小于5nm。实验结果表明,相移系统的行程与定位精度满足剪切干涉仪设计要求。

摘要：用光学显微干涉法进行表面形貌测量时其深度测量范围的扩大和形貌测量精度的提高是一对矛盾。为此,本文设计出了一种基于波长轮换与相移扫描相结合的三波长表面形貌测量系统,并提出了一种基于椭圆拟合与相位差大小尺度相结合的相位提取与识别算法。将这种算法运用于多波长干涉图像的数据处理,有效地提高了形貌的整体测量精度,并拓展了深度测量范围。实验结果表明:在深度测量范围扩大近15倍的条件下,采用粗糙度国家基准校准的方波多刻线样板得到的表面粗糙度数据与校准数据的相对误差仅为4.12%,表明该系统在一定的深度范围内能够实现表面形貌的高精度测量。另外,针对该系统设计的多波长相位识别算法对环境噪声要求不高,可以支持系统的高噪声或在线测量。

摘要：在以激光干涉方法进行轴承滚珠面型误差测量时,为避免特制参考标准球面镜自身球度误差对测量结果的影响,提出了一种以平面镜代替球面镜的泰曼-格林轴承滚珠面形误差干涉测量方法,并设计了相应的测量系统。该方法基于相移干涉原理,通过计算机控制压电晶体使参考平面镜获得固定步数的位移,以获得多幅干涉图像,使用电荷耦合图像传感器(CCD)对得到的干涉图像进行采集,系统对获取图像进行相位提取解包裹运算以得到球面的面型误差。对于测量中由轴承滚珠定位精度而引起的离焦、倾焦调整误差,采用泽尼克多项式波面拟合的方法来消除其对测量结果的影响。实验表明,该系统的测量结果与ZYGO干涉仪所得到的结果相比较,峰峰值相差0.001 6λ,均方根误差相差0.004λ,能够有效地对轴承滚珠面型进行检测,且测量结果具有较高的可靠性。此外,该方法还可进一步推广应用于其他需要进行圆球度测量的领域,具有广泛应用前景。

摘要：超精加工技术的不断发展,对光滑表面粗糙度检测精度要求越来越高。采用显微相移干涉技术,设计软件算法实现超光滑表面任意横向或纵向截面线粗糙度以及面粗糙度在线检测与三维动态显示,初步实验表明,该系统测量精度达纳米量级,满足超光滑表面粗糙度检测性能要求。