[发明专利]物体内断面变形量测量系统

权利要求书

1.一种物体内断面变形量测量系统，其特征在于，包括光源部、准直调节部、干涉部、参考面、分光聚焦部、采集记录部和数据处理部；

所述光源部用于发出相干宽带光，所述准直调节部用于将所述光源部发出的光准直并将调节后的光引导入射到所述干涉部，所述干涉部用于将光分成照射到被测物的一路光和照射到所述参考面的一路光，并将由被测物返回的反射光和由所述参考面返回的反射光汇合而发生干涉；

所述分光聚焦部用于将所述干涉部出射的干涉光分光形成光谱并聚焦，所述采集记录部用于采集并记录干涉光光谱，所述数据处理部用于根据所述采集记录部记录的干涉光光谱计算出被测物内断面沿深度方向的变形量；

所述数据处理部具体用于：

按照以下公式描述所述采集记录部记录的干涉光光谱：

其中，I表示光强度，k＝2π/λ表示波数，λ表示波长，M表示被测物内参与干涉的断面数量，φ_j0表示参考面与第j个断面干涉时的初始相位，Λ_j表示参考面与第j个断面之间的光程差，I_R表示参考面的反射光强度，I_j表示第j个断面的反射光强度，DC表示直流分量，AC表示自相干分量；直流分量DC和自相干分量AC分别以以下公式描述：

其中，I₀表示参考面的反射光强度；

根据公式(1)，在不考虑干涉光光谱中的直流分量DC和自相干分量AC的情况下，计算干涉光光谱沿波数轴的变化频率表示为：

根据公式(4)分别计算出被测物变形前后第j个断面与参考面之间的光程差，并根据以下公式计算被测物变形前后第j个断面的光程差变化量：

ΔΛ_j(t₁,t₂)＝Λ_j(t₂)-Λ_j(t₁)； (5)

其中，Λ_j(t₁)、Λ_j(t₂)分别表示被测物变形前后第j个断面与参考面之间的光程差；

根据被测物变形前后第j个断面的光程差变化量计算被测物变形前后第j个断面的变形量。

2.根据权利要求1所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，所述准直调节部包括透镜和/或柱面镜。

3.根据权利要求1所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，在所述干涉部和所述分光聚焦部之间光路上设置有用于将所述干涉部出射的干涉光准直的光学元件。

4.根据权利要求1所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，所述分光聚焦部包括衍射光栅和聚焦透镜组，所述衍射光栅用于将所述干涉部出射的干涉光分光形成光谱，所述聚焦透镜组用于将干涉光光谱汇聚到所述采集记录部。

5.根据权利要求4所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，所述聚焦透镜组的焦距大于135mm。

6.根据权利要求4所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，所述聚焦透镜组的焦距大于135mm且小于260mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，所述光源部发出的相干光为近红外波段光。

8.根据权利要求1所述的物体内断面变形量测量系统，其特征在于，测量被测物内断面沿深度方向的变形量的测量分辨率表示为：

其中，λ_c表示光源部发出的相干宽带光的中心波长。