紅外激光外差干涉儀高精度相位提取算法研究.pdf

1、隨著航天等國(guó)家重要科技工程的開展，隨之對(duì)大口徑光學(xué)材料的均勻性，高精度測(cè)量需求也更為迫切。但對(duì)不能投射可見光的一些光學(xué)材料，如Ge、S i、PbS等紅外光學(xué)材料，現(xiàn)有的激光干涉儀就無法進(jìn)行測(cè)量。而這些紅外材料在光電子精密裝備、紅外相機(jī)、大型激光器窗口、半導(dǎo)體硅片等紅外高精尖設(shè)備中應(yīng)用還相當(dāng)廣泛。由于以上背景原因，論文通過模擬仿真的方法，對(duì)MEMS掃描紅外激光外差干涉儀測(cè)量精度的一些關(guān)鍵性問題進(jìn)行深入研究。為了應(yīng)對(duì)干涉儀對(duì)數(shù)據(jù)處理的需要，

2、論文的研究重點(diǎn)在于高精度數(shù)據(jù)處理算法。算法用來提取相位差信息，進(jìn)一步處理之后就可以得到待測(cè)樣品的離散厚度信息。
　　第一，對(duì)紅外激光外差干涉儀的各個(gè)模塊的原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，還對(duì)MEMS掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理以及數(shù)據(jù)采集卡的采集原理等進(jìn)行了簡(jiǎn)述。此外，對(duì)外差信號(hào)提取算法上的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了較為詳盡的分析。最終確立了本文所用的三種相位提取算法，并擬定了最后的實(shí)驗(yàn)總體方案。并且對(duì)三種算法（最小二乘法，IQ正交解調(diào)法還有快速傅立葉算法

3、）的數(shù)學(xué)原理與邏輯進(jìn)行了理論分析與闡述。
　　第二，采用MATLAB軟件對(duì)三種算法進(jìn)行了比較仿真研究，主要研究項(xiàng)目有：算法的運(yùn)算速度與精度以及采樣頻率、信號(hào)頻率、信噪比大小對(duì)三種算法計(jì)算精度的影響并進(jìn)行對(duì)比分析，之后根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)選出應(yīng)用于半實(shí)物仿真的最優(yōu)算法。還使用仿真的方法對(duì)MEMS掃描情況進(jìn)行了仿真研究。將MEMS掃描原理運(yùn)用仿真程序進(jìn)行了說明。對(duì)操作界面還進(jìn)行優(yōu)化，GUI仿真界面展示。
　　第三，運(yùn)用信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)

4、采集卡，再運(yùn)用同樣的研究方式進(jìn)行與之前數(shù)值仿真平行的研究分析。對(duì)優(yōu)選出的FFT算法的運(yùn)算速度及精度研究，采樣頻率，信號(hào)頻率與信噪比等參數(shù)對(duì)算法精度的影響。還對(duì)相位跳變補(bǔ)償算法進(jìn)行了原理說明，并實(shí)驗(yàn)比對(duì)了加入補(bǔ)償算法前后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
　　第四，對(duì)FFT算法在兩種仿真實(shí)驗(yàn)方式下的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。同前面的內(nèi)容一樣，也是對(duì)算法的運(yùn)算速度和精度進(jìn)行比較研究。對(duì)信號(hào)頻率，采樣頻率，信噪比對(duì)兩種研究方式的影響進(jìn)行了對(duì)比分析。最后對(duì)