[发明专利]一种用于评价工件表面形貌结构的激光散射检测方法

权利要求书

1.一种用于评价工件表面形貌结构的激光散射检测方法，其特征在于，激光器(1)发射检测激光，检测激光束经过起偏器(2)，变为线偏振光(3)，再经过偏振分光镜(4)，照射到加工材料表面(7)，加工材料表面上背散射光经过偏振分光镜(4)，与入射光不同偏振状态的光(5)被偏振分光镜反射，进而被探测器(6)接受，通过改变加工材料表面与检测激光束的夹角，获得不同角度下加工材料表面(7)背散射光的偏振状态分布，通过求解获得加工表面的高度起伏方差s²和相关长度S_al，通过回归分析获得零件加工表面准确的高度起伏方差s²和相关长度S_al值，实现加工表面纹理结构和形貌特征的精确检测与评价。

2.根据权利要求1所述的用于评价工件表面形貌结构的激光散射检测方法，激光器提供光学系统的信号源；起偏器放置于激光器出光口前端，使得激光偏振状态为线偏振激光；偏振分光镜放置于扩束镜出光口的前方，用于分离不同偏振状态的光；探测器用于探测表面背散射光偏振方向改变的光功率信号。

3.根据权利要求1所述的用于评价工件表面形貌结构的激光散射检测方法，其特征在于，所述的工件是非透明材料，材料表面是平面或者复杂曲面，所述入射角的调整角度是0-60°。

4.根据权利要求3所述的用于评价工件表面形貌结构的激光散射检测方法，其特征在于，所述的工件是金属或者非金属。

5.根据权利要求1或者2所述的用于评价工件表面形貌结构的激光散射检测方法，其特征在于，具体工艺如下：

步骤一、激光器发射激光，经过起偏器之后，激光变为线偏振光，经过偏振分光镜透射，照射到待测样品表面上；

步骤二、线偏振激光经过待测样品加工材料表面粗糙峰、纹理形貌背散射后，偏振状态发生改变；

步骤三、样品加工材料表面背散射光经过偏振分光镜，与原入射光偏振方向不同的光，被偏振分光镜反射，进而被探测器接受；

步骤四、改变激光束与样品表面的相对角度，获得样品在不同位置时的背散射光信号；

步骤五、基于不同位置处探测器接受背散射光偏振信号分布，求解获得加工表面的高度起伏方差s²和相关长度S_al；

探测器测量的光信号主要取决于加工表面的高度起伏方差s²和相关长度S_al，通过不同角度下加工表面背散射光的偏振状态，根据公式(1)，求解不同角度处加工表面的高度起伏方差s²和相关长度S_al；

其中，C_pp、C_ps、C_ss、C_sp分别表示不同偏振状态背散射光与入射光强度的比值；θ_i、k分别表示入射光的入射角和波数；r_p、r_s表示不同偏振状态光在加工表面的振幅反射系数。

每一个角度对应一个Cpp、Cps、Css、Csp值，而这些值只取决于s²和Sal，那么检测两个不同入射角就能得到关于s²和Sal的二元一次方程组，即可解出s²和Sal；

步骤六、通过线性回归法零件加工表面准确的高度起伏方差s²和相关长度S_al值，实现加工表面纹理结构和形貌特征的精确检测与评价。