基于DMD的光纤多波长干涉仿真

论文摘要

形貌测量仪是一种实现物体表面三维形貌和变形测量的设备,不仅可用于对微电子、微机械等细微结构的形貌测量,也可用于大型机械部件的形貌测量,在工业生产中的应用十分广泛。形貌测量仪有接触式和非接触式两大类,传统的接触式测量仪有机械探针,测量时,探针要与被测物体表面接触,测量后极易在物体表面产生划痕,对物体表面形貌造成损伤,降低物体的测量精度。非接触式测量仪是以光电技术为基础,在不接触物体表面的情况下,就能测量出物体的表面形貌,克服了接触式测量的缺陷。其中,光纤干涉测量具有很高的纵向分辨率,能够达到低于1nm的测量精度,但是点扫描的测量方式需要配备高精度的位移平台,测量精度受横向分辨率的影响,测量时间较长,测量环境要求高,无法实现对远距离物体的测量。针对以上问题,本文基于光纤干涉技术,提出了一种结合DMD探测器的光纤无扫描多波长干涉测量系统,测量时,探头中的光覆盖到物体表面,通过对DMD进行调制,可以直接生成被测物体的三维图像,极大的提高了测量效率。本文提出改进的测量系统主要由光纤耦合器、FBG光纤光栅、DMD探测器等光学器件组成,利用光纤光栅只反射布拉格波长的特性将各个波长的自混合干涉信号分离,利用多波长干涉来增大测量范围,利用单光子阵列能够探测光的最小能量,以线阵或阵列盖革模式的单光子探测器实现成像光谱,获取光谱维度信息,实现无扫描测量。仿真实验结果验证了系统测量的可行性,实现了无扫描的测量方式。采用不同的重建算法进行实验,分析了对目标图像的重构精度;通过加噪和去噪处理,分析了系统的抗干扰性;通过对规则物体和不规则物体进行测量,分析了系统的测量精度。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机械探针法

1.2.2 光学探针法

1.2.3 光切法

1.2.4 干涉法

1.2.5 投影栅相位法

1.3 本论文的工作

1.3.1 本论文的主要内容

1.3.2 本论文的创新点和价值

第2章光纤多波长干涉测量系统

2.1 传统干涉系统

2.1.1 光纤白光干涉测量系统

2.1.1.1 测量原理

2.1.1.2 技术优缺点分析

2.1.2 光纤迈克尔逊干涉测量系统

2.1.2.1 测量原理

2.1.2.2 技术优缺点分析

2.2 光纤多波长干涉测量系统

2.2.1 光纤多波长干涉测量原理

2.2.2 关键器件介绍

2.2.2.1 光纤耦合器

2.2.2.2 光纤布拉格光栅

2.2.2.3 环形器

2.2.2.4 波分复用器

2.2.2.5 光纤准直器

2.3 多波长干涉原理分析

2.4 相位解调技术

2.5 本章小结

第3章基于DMD的光纤多波长干涉测量系统

3.1 加入DMD探测器的系统测量原理

3.2 关键器件介绍

3.2.1 分束镜

3.2.2 DMD探测器

3.2.2.1 DMD概述

3.2.2.2 DMD的基本结构和原理

3.2.2.3 DMD的衍射特性

3.3 DMD探测技术的应用

3.3.1 压缩传感理论

3.3.2 DMD干涉仿真原理

3.4 压缩感知重建算法

3.4.1 TVAL3 重构算法

3.4.2 OMP重构算法

3.4.3 SpaRSA重构算法

3.4.4 Hadamard矩阵重构算法

3.5 本章小结

第4章仿真实验结果分析

4.1 多波长干涉扫描测量仿真实验结果分析

4.2 多波长干涉无扫描仿真实验结果分析

4.2.1 基于TVAL3 算法的无扫描仿真实验结果分析

4.2.2 基于SpaRSA算法的无扫描仿真实验结果分析

4.2.3 基于hadamard算法的无扫描仿真实验结果分析

4.3 本章小结

第5章总结和展望

5.1 本论文的工作总结

5.2 对未来工作的展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 任康

导师: 翟光杰

关键词: 光纤干涉,光纤光栅,探测器,无扫描测量

来源: 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 自然地理学和测绘学,工业通用技术及设备

单位: 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)

分类号: TB22

总页数: 91

文件大小: 4580K

下载量: 88

基于DMD的光纤多波长干涉仿真

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢