一种新的正弦相位调制干涉条纹相位稳定方法-论文.pdf

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1、第41卷第8期光电工程Vo1．41，No．82014年8月Opto—ElectronicEngineeringAugust，2014文章编号：1003—501X(2014)08—0027～06一种新的正弦相位调制干涉条纹相位稳定方法伯恩，段发阶，冯帆，吕昌荣，傅骁(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：在基于条纹投射的物体表面形貌测量中，温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位，在相位补偿系统(Pcs)中运用峰值检测简化相位提取过程，发展了一种基于正弦相位

2、调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷(PzT)上，向PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用2×2光纤耦合器分光，结合马赫．泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号，从中提取环境因素引起的相位漂移，运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算，生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动PZT，实现条纹相位稳定。实验结果表明，条纹相位稳定精度为5．5mrad，较好地消除环境因素引起的相位漂移。关键词：精密测量；表面形貌；正弦相位调制；相

3、位稳定；峰值检测中图分类号：TH741；0436；TN249文献标志码：Adoi：10．3969~．issn．1003．501X．2014．08．005ANewPhaseStabilizationMethodforInterferenceFringeProjectionUsingSinusoidalPhaseModulationBOEn，DUANFajie，FENGFan，LUChangrong，FUXiao(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnolog

4、y＆Instruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Amongmethodsformeasuringthesurfaceprofilebasedonfringeprojection，temperaturedriftandvibrationarethemainfactorswhichcausephasedriftinfringes．Tostabilizethefringephase，peakdetectionhasbeenusedtos

5、implifytheprocessofphaseextractioninthephasecompensationsystem(PCS)，andaphasestabilizationtechniquebasedonsinusoidalphasemodulation(SPM)hasbeendeveloped．Theopticalfiberarmsaretwinedonthecylinder-shapedpiezoelectrictransition(PZT)，andflsinusoidaldrivesign

6、alhasbeeninjectedintoPZTtorealizeSPM．ThefringeprojectioncanbeachievedbycombingMach-ZehnderinterferenceandYoung’Sinterference，inwhichthebeamsaresplitbya2x2fibercoupler．ThephotodetectordetectsMichelsoninterferencesignalformedbytworeflectedbeamsontwofiberex

7、itfaces，andthephaseshiftisextractedinthephasecompensationsystem．TheCoordinatedRotationDigitalComputer(CORDIC)isappliedforthearcsinecalculation，andthenacompensationsignalisgeneratedandaddedtodrivePZTtoachieveawellphasestabilizationperformance．Experimentss

8、howthatphasestabilityinfringescanbemeasuredwithaprecisionupto5．5mrad，andthephaseshiftcausedbyexternaldisturbanceshavebeenwelleliminated．Keywords：precisionmeasurement；surfaceprofile；SPM；phasestabilization；peakdetection．0引言三