[发明专利]一种基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置

说明书

本发明涉及一种基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置，属于全场干涉类光学测量技术领域。本发明装置利用不同折射率对光程和传播方向的影响，在两个光栅之间安装两个楔形透明介质，通过移动两个透明介质的相对位置来实现调控经过这两个透明介质的光的光程差，光束在条纹自动处理装置中传播时，通过同步调整两个旋转介质之间的距离和两个固定介质之间的距离，即可实现条纹的自动处理。本发明可精准有效地控制相干梯度敏感干涉测量中的光程差，提高相干梯度敏感干涉方法的测量精度。此外，本发明还解决了在使用相干梯度敏感干涉方法同时测量两个方向的变形梯度时实现同步自动处理条纹的难题。

技术领域

本发明涉及一种基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置，属于全场干涉类光学测量技术领域。

背景技术

相干梯度敏感干涉(Coherent Gradient Sensing，以下简称CGS)方法是美国国家工程学院(NAE)院士Rosaki s等人在1989年提出的一种全场干涉类光学测量方法，单光路透射式CGS光路图如图1所示。与现有的常规测量方法相比较，该方法具有的全场、非接触、实时测量、精度高，抗振，测量灵敏度和范围易调整等优点，已经被广泛的应用到静动态断裂研究、膜基结构的残余应力测量等领域。然而，CGS方法发展至今30余年，仍然有许多需要进一步完善的地方，特别是针对CGS条纹的处理方法发展缓慢。目前针对CGS条纹的后处理方法通常采用灰度中心线提取法或者采用傅里叶分析法，但上述方法其精度较低，且对于复杂无规律的条纹处理存在很大困难。相移法是条纹处理方法中公认的精度最高的方法，可实现自动化操作，具备较大优势。但是，由于CGS是一种自干涉方法，与传统的光弹、云纹法、电子剪切干涉法等方法在干涉原理上有着根本的不同，这致使在CGS方法引入相移实现条纹自动处理方面带来较大难度。此外，市场上缺乏便于操作的CGS相移装置，进一步限制了该方法的发展与应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置，以提高相干梯度敏感干涉方法的测量精度，同时解决在同时测量两个方向的变形梯度时难以实现同步自动处理条纹的难题。

本发明提出的基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置，包括：前旋转光栅12、后旋转光栅15、前旋转介质13、后旋转介质14、前固定光栅16、后固定光栅19、前固定介质17、后固定介质18和固定基座20。所述的前旋转光栅12、前旋转介质13、后旋转介质14和后旋转光栅15同光轴安装，其中，前旋转光栅12镶嵌在前旋转光栅支架121上的第一旋转框122中，前旋转介质13镶嵌在前旋转介质支架131上的第二旋转框132中，后旋转光栅15镶嵌在后旋转光栅支架151上的第三旋转框152中，前旋转光栅支架121、前旋转介质支架131和后旋转光栅支架151分别安装在固定基座20的一侧，前旋转介质13和后旋转介质14的相对位置关系如图6所示，前旋转介质13和后旋转介质14分别为几何尺寸相同的三角棱镜，两个三角棱镜的斜面和直角面分别互相平行，后旋转介质14镶嵌在后旋转介质框141上，后旋转介质框141与连接支架203的一端固定，连接支架203通过固定支架202固定在固定基座20的中间，连接支架203与运动导轨201相对固定，如图5所示。前固定光栅16、前固定介质17、后固定介质18和后固定光栅19同光轴安装，其中，固定光栅16、前固定介质17和后固定光栅19分别通过前固定光栅支架161、前固定介质支架171和后固定光栅支架191安装在固定基座20的另一侧，后固定介质18固定在连接支架203的另一端，前固定介质17和后固定介质18的相对位置与前旋转介质13和后旋转介质14的相对位置关系相同，前固定介质17和后固定介质18分别为几何尺寸相同的三角棱镜，两个三角棱镜的斜面和直角面分别互相平行前。

本发明提出的基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置，其优点是：

1、本发明的基于相干梯度敏感干涉的条纹自动处理装置，由于通过控制装置中相移透明介质的相对位置来改变光程差，原理简明。

2、本条纹自动处理装置，其结构简单，经济成本低，且不需要改变原有测量系统光路布置，使用时操作简易。