基于散斑相关性调制的散斑干涉测量技术

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1、＿又ＭＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５硕士学位论文学科专业：光学工程享曛东作者姓名：指导教师：蔡怀宇教授天津大学研究生院２０１５年１２月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宂工作和取得的ｉ，仑文中不包含其他人己经发表研究成果，除了文中特别加以４示注和致谢之处外或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研宂所

2、做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。上丨丨：月曰学位论文作者签名：，签字曰期ｍｒ年卞学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、汇＝■：邑学校索，并米用影印、缩印或扫描等复制手段保存编以供査阅和借阅同向国家有关部门或机构送交ｉ仑文的复印件和磁盘《）〔保密的学位论文在解密后造用本授权说明：学位论文作者签名ｒ导师签名兹來ｊ：口期（ｉ日签字口期签卞

3、：＞丁年月ｆＷＴ年ｂ月ｆ…円基于散斑相关性调制的散斑干涉测量技术SpeckleInterferometryBasedonSpeckleCorrelationModulation学科专业：光学工程研究生：郭震东指导教师：蔡怀宇教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要散斑干涉测量作为光学测量的重要分支，已经被广泛应用在物体表面形变的无损检测领域。当被测物体形变增大到一定程度时，散斑干涉条纹对比度降低，甚至散斑干涉条纹消失，即出现“退相关”现象。“退相关”影响散斑干涉测量精度以及测量范围，制

4、约散斑干涉测量技术的应用。本文提出一种基于散斑相关性调制的方法，通过在散斑干涉测量系统中放置三次相位板进行相位调制，增大散斑相关尺寸，提高散斑场的相关性，扩展纵向相干区域，抑制“退相关”现象的发生。完成了以下主要研究工作：1．提出并分析了相位编码调制抑制散斑场退相关方法及其可行性。在分析散斑场相关性与散斑尺寸关系的基础上，研究了相位调制对系统点扩散函数纵向和横向的扩展作用，说明相位调制是通过扩展散斑尺寸而提高散斑场的相关性，从而抑制退相关的工作机理。同时证明了相位调制不影响干涉测量结果。2．研究了相位编码

5、调制对散斑场相关性的影响。构建相位调制干涉系统模型，依据光场在自由空间中的传播规律及光学元件的相位变换作用，求得像空间散斑场分布，对比研究相位调制对干涉探测面上散斑场横向、纵向相关性的影响；进行实验验证，获得了与模拟研究一致的结果。3．搭建实验系统开展了相位编码调制散斑干涉系统应用研究。搭建了4f形式的相位调制散斑干涉测量系统检测橡胶表面的形变，实验结果表明，相位调制后散斑干涉测量系统纵向相干区域深度增加，散斑干涉条纹局部对比度提升，能够一定程度上抑制散斑干涉测量中退相关的发生。在此基础上讨论了相位调制系

6、统参数对调制效果的影响。关键词：干涉测量；退相关；散斑尺寸；相位编码调制；立方形相位板ABSTRACTAsanimportantbranchofopticalmeasurement,speckleinterferometryhasbeenwidelyusedinnondestructivetestingofthesurfacedeformation.Whenthedeformationincreasestoacertainextent,thefringescontrastdecrease,eventhef

7、ringesdisappear,whichleadstothedecorrelationphenomenon.Thedecorrelationphenomenonaffectsthemeasurementaccuracyandmeasurementrangeofspeckleinterferometry,whichrestrictstheapplicationofspeckleinterferometry.Thethesispresentsamethodbasedonspecklecorrelationm

8、odulation,whichincreasesthecorrelationsize,thereforeimprovesthecorrelationofthespecklefield,extendsthelongitudinalcoherentarea,restrainsdecorrelationphenomenonbyplacingthecubicphasemaskinthespeckleinterferometrysyst