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专利号: 2021113419278
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-03-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种宽带光干涉的微观形貌测量方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:根据本发明设计微观形貌测量装置,测量装置具体使用流程是通过显微镜照明光源(1)发出宽带光,宽带光经过聚光镜(2)、孔径光阑(3)、准直扩束镜(4)后以平行光的形式出射,经分光棱镜(5)后,一束宽带光分成两束光,一束光经被测物(6)表面反射,另一束光经参考镜(7)反射,用压电陶瓷驱动器(8)调节两束光的光程差,通过显微物镜(9)会聚至接收装置CCD(10)的靶面上,记录显微视场的宽带光干涉条纹;

步骤2:利用压电陶瓷驱动器产生微小位移,并记录产生随机相移值δm的多幅宽带光干涉图,根据照明光源发出宽带光的光谱特性,相干长度、条纹对比度及包络曲线,得出其光强值表达式:其中,I0是背景光,M是移项图的序数,IM是包络曲线的振幅值,Δλ是光谱密度宽度,λ0是中心波长,δm是每幅移项干涉图的相移值,Z(x,y)是面形高度分布;

步骤3:重组干涉图,将每一幅随机移相宽带光干涉图重组成行向量,然后将这N幅移相T干涉图的行向量按照列组合成如下的p矩阵:P=[X1,X2,X3…,XN] ,其中每一行都是每一幅移相干涉图重组得到的一维数据,其长度为Nx×Ny,Nx和Ny分别为移相干涉图x轴和y轴所占的像素点数,T代表矩阵的转置;

步骤4:获得背景分量mx,矩阵mx具有和矩阵p同样的维度,而矩阵mx中所有元素的值均一致,其是矩阵p中所有元素的平均值;

T

步骤5:通过矩阵p和矩阵mx计算得到协方差矩阵C=(p‑mx)(p‑mx) ,其中上标T表示矩阵转置;

T

步骤6:协方差矩阵C可以如下式实现对角化:D=UCU ,矩阵D为对角化协方差矩阵而矩阵U是一个正交变换的矩阵,其大小都为N×N;

步骤7:主成分分量K可以由矩阵U,矩阵p和矩阵mx得到:K=U(p‑mx),其中,矩阵K的第一列和第二列便分别代表了主成分的正交特征值,其分别为K1和K2;

步骤8:通过反正切函数求解压包相位:

步骤9:通过相位解包算法以及中心波长值λ0中恢复出测量的面形高度值。