紅外激光外差干涉儀高精度相位提取算法研究.pdf

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

2、論文的研究重點在于高精度數(shù)據(jù)處理算法。算法用來提取相位差信息，進一步處理之后就可以得到待測樣品的離散厚度信息。
　　第一，對紅外激光外差干涉儀的各個模塊的原理結(jié)構(gòu)進行了簡要介紹，還對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行了簡述。此外，對外差信號提取算法上的國內(nèi)外研究進展進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，并擬定了最后的實驗總體方案。并且對三種算法（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)學原理與邏輯進行了理論分析與闡述。
　　第二，采用MATLAB軟件對三種算法進行了比較仿真研究，主要研究項目有：算法的運算速度與精度以及采樣頻率、信號頻率、信噪比大小對三種算法計算精度的影響并進行對比分析，之后根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)選出應(yīng)用于半實物仿真的最優(yōu)算法。還使用仿真的方法對MEMS掃描情況進行了仿真研究。將MEMS掃描原理運用仿真程序進行了說明。對操作界面還進行優(yōu)化，GUI仿真界面展示。
　　第三，運用信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)

4、采集卡，再運用同樣的研究方式進行與之前數(shù)值仿真平行的研究分析。對優(yōu)選出的FFT算法的運算速度及精度研究，采樣頻率，信號頻率與信噪比等參數(shù)對算法精度的影響。還對相位跳變補償算法進行了原理說明，并實驗比對了加入補償算法前后對實驗結(jié)果的影響。
　　第四，對FFT算法在兩種仿真實驗方式下的運算結(jié)果進行了對比分析。同前面的內(nèi)容一樣，也是對算法的運算速度和精度進行比較研究。對信號頻率，采樣頻率，信噪比對兩種研究方式的影響進行了對比分析。最后對