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《天津大学》 2007年
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相移干涉微表面形貌检测仪的数据处理与实验研究

李晓静  
【摘要】: 本文对基于相移干涉的纳米级微表面形貌检测仪进行了数据处理与实验研究。全面描述了微表面形貌检测的各种方法,分析了相移干涉的原理。对基于相移干涉图的数据处理过程,分别进行了干涉图优化、去噪,相位提取算法及解包裹算法的研究。找到了适于本系统的相位提取算法,引入了两种快速相位解包裹算法,提出一种改进算法。针对不同对象的数据处理需要,设计了界面友好的软件。通过标准粗糙度样板、光纤连接器端面及标准44nm台阶的实验研究,标定了微表面形貌检测仪的测量精度及测量范围。 论文完成的主要工作 1.论述了影响干涉图像质量及相移干涉仪形貌检测精度的因素,讨论了通过照明条件的改进改善图像质量的方法。实现了多种去噪方法,对去噪效果进行对比。针对大灰尘点区域,提出自己的去噪方法。 2.实现了传统相位提取算法和改进相位提取算法。分析了各种相位提取算法对系统中不同误差的敏感性。用不同算法对实验中采集的干涉图进行处理,对比处理结果,证明了改进相位提取算法在本系统中的良好误差免疫性能。 3.引入两种路径跟踪快速解包裹算法,提出了一种去除解包裹图像缺陷的算法。利用Visual C++实现了以上3种算法,并对这3种算法对相位解包裹的效果进行比较,分析了各种算法的适用性和处理速度。 4.完成了标准粗糙度样板粗糙度值、光纤连接器端面参数及标准44nm台阶高度的实验研究和数据处理。完成了集数据采集,图像预处理,三维形貌特征及高度的恢复与显示,二维轮廓显示,倾斜面调平,多种参数测定与输出等功能的软件设计。 5.标定了仪器的精度和测量范围。与原子力显微镜,商用相移干涉测量系统的测量结果比对,本系统的高度测量精度优于3nm,高度测量范围不小于4μm ,横向分辨率优于4μm。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH744.3

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【参考文献】
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