matlab移相干涉相位计算方法的研究

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摘要移相干涉技术在光学测量领域得到了广泛应用，其中移相算法是影响相位测量精度的关键因素之一。本文先讨论了移相干涉术的原理、实验装置及关键技术。然后重点讨论了移相算法，移相算法有定步长移相算法、等步长移相算法及任意步长移相算法三类，本文重点介绍了前两种算法原理。最后在matlab环境下对移相过程进行了模拟仿真，并对常用移相算法的误差进行了计算。

毕业论文关键词移相干涉定步长等步长算法59614

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Research on the phase calculation methods in phase shifting interferometry

Abstract

Phase shifting interferometry has been widely applied in the field of optical measurement.The phase shift algorithm is one of the key technique that can impact the accuracy of the phase measurement. The principle, experimental apparatus and key technology of phase shifting interferometry is discussed firstly.Then focus on the phase shifting algorithm.The phase shifting algorithm is pided into three kinds.They are fixed step phase shifting algorithms,equaled step phase shifting algorithm and random step phase shifting algorithm. The principles of the first two algorithms are stressed . Finally, simulate the phase shifting process in the matlab environment .The errors of phase shifting algorithm are calculated and analyzed.

Keywords phase shifting interferometry fixed step equaled step algorithm

1 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 本文研究的主要问题 3

2 移相干涉术 4

2.1 移相干涉术的原理 4

2.2 实现移相干涉的实验装置 6

2.3 移相干涉的关键技术 6

2.4 本章小结 9

3 移相算法 11

3.1 移相算法设计方法 11

3.2 定步长移相算法 13

3.3 等步长移相算法 16

3.4 本章小结 17

4 对移相算法的模拟实验研究 18

4.1 计算机模拟实验原理及评价方法 18

4.2 仿真结果及分析 19

4.3 本章小结 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

1 绪论

1.1 课题研究背景

移相干涉的概念最早出现在上世纪60年代的电子工程领域，用来确定两个信号的相位差[1]。1974年 Bruning 等人首次在光学测量领域利用移相干涉技术完成了透镜质量的检验，这被认为是干涉技术的开端[2]。在上世纪六七十年代，条纹中心法是对干涉图处理的主要方法[3]。条纹中心法，即找出条纹中最强与最弱的位置，提取条纹中心线以获取待测物体的信息。但这种方法有几个明显的不足：首先，条纹中心难以确定，图像质量对测量结果影响很大，最后往往导致测量精度较低;其次，在干涉测量中，干涉图的形状一般是任意的，这使得这种方法处理闭合条纹变得麻烦；最后，采集干涉图被利用的只有干涉中心点，其他的点都被舍弃。为了增加可利用的点数，只能增加条纹密度，这又使得条纹不够准确。而移相干涉技术则可以克服以上缺点。其测量精度高（高达 λ/ 100）、重复性好、波面可用数学表达式拟合、受干涉图质量影响较小、速度快（可用于实时测量）。正由于移相干涉算法相比于传统的条纹中心法有这明显的优势，在随后的20年中，人们对其进行了广泛的研究，提出了许多新的相移实现方法和相位计算方法。