非稳定条件下的移相干涉测试理论与技术研究

移相干涉测试技术以其非接触性、高精度的特点而在诸多前沿科研领域具有重要的作用。然而，测试环境中有振动等干扰因素存在，移相器件本身也可能失调，这类非稳定的测试条件严重制约了移相干涉测试的精度和应用场合。为了抑制移相干涉测试误差，本项目研究非稳定条件下的光干涉测试理论，建立振动等条件的数学模型，在统一的理论框架下评论各方案的误差抑制效果。在传统的时域移相干涉测试中，研究以阴影校正技术改进振动补偿算法；并提出CSI方法抑制振动等各种误差源造成的影响，从而在更多应用场合取得好的误差抑制效果。空域移相干涉测试可以从原理上实现非稳态环境下的测试，在这一方面，将建立基于波片组移相的测试系统，以偏振光学理论为基础分析和评价系统误差；并研究圆载频条纹处理技术等对于不同空域移相方案具有普适意义的系统误差校正算法，以提高空域移相干涉测试的精度和可靠性。

移相干涉测试技术以其非接触性、高精度的特点而具有重要的作用。然而，测试环境中有振动等干扰因素存在，移相器件本身也可能失调，这类非稳定的测试条件严重制约了移相干涉测试的精度和应用场合。为了抑制移相干涉测试误差，本项目对以下几个方面进行了研究。.在时域抗振干涉测试方面，提出可以抑制多种移相量误差的相位恢复新方法——载频交叠重构法。该方法对移相干涉图数据按列或行交叠排列，融合为一幅同时包含空域相位信息和时域移相信息的空域-时域条纹图，并在原始干涉图中引入线性载频，使空域-时域条纹图频谱中的相位谱与误差谱相互分离，进而可以通过滤波排除振动等移相误差的影响、准确重构待测相位。该技术可在时域移相干涉仪上实现振动误差抑制，使原本难以在振动环境下进行测量的商业移相干涉仪获得准确的测量结果。该方法还可以进一步应用于空域移相干涉技术乃至条纹投影等非干涉测量领域的移相误差抑制。.在空域抗振干涉测试方面，建立了一套基于光栅分光、波片组移相的分光型同步移相干涉仪。针对该类型干涉仪中普遍存在的干涉图位置匹配误差，提出圆载频位置匹配误差标定法进行校正。该方法在同步移相干涉图中引入圆载频，通过移相干涉图之间相位差的斜率求解位置匹配误差的值，从而获得亚像素级的位置匹配精度。同时，对同步移相干涉图使用线性载频和圆载频的傅里叶分析技术，校正了系统中的分光比例误差和移相量误差。通过这些系统误差校正技术，可以有效降低系统中关键器件的加工和装调精度要求，并提高测试精度。