Когерентно-ограниченные интерферометрические методы и системы контроля формы диффузных поверхностей

• Автор: Майоров, Евгений Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ: ПРИНЦИПЫ, МЕТОДЫ, АППАРАТУРА
1.1. Основные определения и задачи
1.2. Высококогерентные методы
1.3. Методы геометрической оптики
1.4 Когерентно-ограниченные интерферометрические методы контроля смешений и формы поверхности
1.5 Выводы
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ГЕОМЕТРИИ ОСВЕЩЕНИЯ
2.1. Спекл-структура и ее влияние на формирование интерференционного сигнала
2.1.1. Базовые модель интерференционного взаимодействия и
оптическая схема
2.1.2 Амплитуда интерференционного сигнала
2.1.3. Влияние геометрии освещения на формирование
интерференционного сигнала
2.2. Анализ интерференционного сигнала
2.2.1. Модель гипотетических источников индивидуальных спеклов
2.2.2. Метод площадей
2.2.3. Метод дифференцирования огибающей
2.3. Выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ЩУПА ТРИГГЕРНОГО ТИПА
3.1. Оптические щупы сканирующего и триггерного типов
3.2. Способы минимизации влияния спекл-модуляции на результаты измерений
3.2.1. Дополнительная модуляция в опорном канале.
Оптимизация динамических параметров
3.2.2. Многоканальная регистрация. Уменьшение динамического диапазона интерференционного сигнала
3.2.3. Оптический щуп с микросканированием контролируемой поверхности
3.3. Выводы

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
4Л. Описание экспериментальной установки
4.2. Исследование метрологических характеристик
4.2.1. Диапазон измерений
4.2.2. Амплитуда информационного сигнала
4.2.3. Погрешность измерений
4.3. Использование когерентно-ограниченного оптического щупа
в исследовании биологических объектов
4.3.1. Измерение микрорельефа поверхности кожи
4.3.2. Томография подповерхностного слоя кожи
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Получение высокоточной и достоверной информации о геометрических параметрах поверхности объектов всегда являлось важной задачей метрологии. В настоящее время для решения указанной задачи существует широкий класс методов и технических средств, которые подразделяются на контактные и бесконтактные.
Контактные методы реализуются в различных конструкциях механических щупов. В настоящее время ведущие фирмы-производители оптикомеханических приборов, такие, как Carl Zeiss, Renishaw, производят контактные щупы, позволяющие измерять рельеф поверхности с точностью до 1,0-0,1 мкм.
Основными недостатками контактных методов являются низкая производительность, требование хорошей виброзащиты, относительно быстрый износ щупового элемента. Кроме того, использование контактных методов измерений может оказать негативное влияние на объекты с малой устойчивостью к механическому воздействию. Поэтому на использование контактных методов накладывается ограничение по классу контролируемых объектов. Также контактные методы не пригодны для решения динамических задач.
Указанные недостатки исключаются применением бесконтактных методов контроля. Важное место среди них занимают оптические методы.
Оптические методы измереггий рельефа поверхности и работа соответствующих приборов основаны на анализе светового излучения, отраженного от контролируемой поверхности. Анализ литературных данных показал, что наиболее перспективными в этом классе приборов являются интерферометриче-ские бесконтактные щупы, в которых используются источники излучения с ограниченной длиной временной когерентности. Это направление в оптическом приборостроении относительно новое и интенсивно развивается лишь в последние 10-12 лет. Приборы указанного типа имеют ряд преимуществ по сравнению с аналогичными устройствами геометрической оптики, а именно: точность, диапазон измерений, а также расстояние до контролируемой поверхно-
Глава 1. Контроль геометрических параметров отражающих поверхностей: принципы, методы, аппаратура
Рис. 1.13. Видность интерференционной картины как функция расстройки интерферометра для спектра F(v), выражаемого зависимостью
F(v) = F„ exp [- (v - vo )2 /д v2 J,
где V, Vo, Av - частота, средняя частота, ширина спектра излучения соответственно