相移干涉术(PSI:Phase-Shifting Interferomety)作为一种光电型干涉测试技术,具有结构简单、调制方便、实时高速、高精度以及全场自动测量等优点,且已广泛应用于光学零件、光学系统、精密表面的检测以及其它与光程差参数相关的物理量的测量(如温度场、密度场等)。 本论文对三维微表面形貌相移干涉测试技术展开了较为全面、系统的理论与实验研究工作。针对相移干涉术的核心问题——相位提取技术以及相位解包裹算法进行深入研究。根据干涉系统中参考板的移相需要,设计出一套步进电机控制系统。在Mirau型干涉显微成像系统硬件实验平台上,结合各种相位提取算法来获取物体表面形貌,本课题完成了精密移相系统以及相移干涉术核心算法的设计,大大提高了测量的精度。全文共分五章,组织结构如下: 第一章绪论。说明开展本论文研究工作的背景,分析了表面形貌测量的主要技术并作了简单比较,介绍相移干涉术的研究现状和发展趋势,最后阐述本文的研究目标及主要工作。 第二章相移干涉术的理论基础。本章一开始介绍了常用干涉显微机构以及位相测量方法,然后全面分析了相移干涉术的测量原理、相移技术(压电控制技术和步进电机控制技术)、采样分析以及物体表面形貌的获取,最后分析相移干涉术中的测量误差。 第三章相位提取技术及相位解包裹算法。本章为全文的核心算法章节,安排如下:分三大类对相移算法进行全面剖析(包括误差分析和性能比较),提出本文的相移算法,重点介绍本课题实现的相位解包裹算法:Flynn最小断点算法,最后给出了实验数据分析。 第四章实验结果及数据分析。在这一章节中,我们给出了自行设计的步进电机控制系统,然后是基于相移干涉术硬件实验平台——Mirau型干涉显微成像系统,采集实验数据,分三个层次对数据进行了详细分析和深入讨论,得出结论。 第五章总结与展望。本章对全文所作的工作进行了总结,并探讨了需要进一步深入研究和完善的工作。