基于激光器波数合成的样件内部轮廓检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于激光器波数合成的样件内部轮廓检测方法及系统。所述检测方法包括：获取多个可调谐单频激光器的波数；对多个所述波数在时间轴上依次进行线性调频，确定波数序列；根据所述波数序列确定时间序列干涉条纹图像信号；对所述时间序列干涉条纹图像信号沿时间轴进行希尔伯特变换，构造解析信号；利用傅里叶变换对所述解析信号进行相位补偿，确定补偿后的解析信号；根据所述补偿后的解析信号确定所述被测样件内部的各个界面层的轮廓。采用本发明专利技术所提供的检测方法及系统能够提高轴向分辨率以及计算效率。

Inside Profile Detection Method and System of Sample Based on Wave Number Synthesis of Laser

The invention discloses an internal contour detection method and system of sample based on laser wavenumber synthesis. The detection method includes: acquiring the wavenumbers of multiple tunable single frequency lasers; linearly tuning the wavenumbers on the time axis in turn to determine the wavenumber sequence; determining the time series interference fringe image signal according to the wavenumber sequence; and Hill the time series interference fringe image signal along the time axis. Bert transform is used to construct the analytic signal, Fourier transform is used to compensate the phase of the analytic signal to determine the compensated analytic signal, and the profile of each interface layer in the sample is determined according to the compensated analytic signal. The detection method and system provided by the invention can improve the axial resolution and calculation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于激光器波数合成的样件内部轮廓检测方法及系统
本专利技术涉及激光波数调频干涉领域，特别是涉及一种基于激光器波数合成的样件内部轮廓检测方法及系统。
技术介绍
样件的三维轮廓特征是样件重要特征之一。通过高精度检测样件的三维轮廓分布，可以实现对样件缺陷、模具三维特征检测等相关操作。随着工业的发展，现今对轮廓测量提出了以下两点要求：1)高精度，即测量精度应达到微纳米级别；2)透视性，即不仅可对样件表面进行测量，更能对样件内部结构进行测量。近几年来，人们提出了激光波数扫频干涉检测技术，它可以将被测样件内部各个界面层的轮廓结构编码为干涉频谱，通过求解干涉频谱的相位，从而重构出轮廓。由于该技术是以光的波长作为计量单位，同时建立了被测样件内部各个界面层轮廓与干涉频谱相位之间的一一映射关系，它可同时满足上述两点测量要求，具有广阔的应用前景。目前，制约着激光波数扫频干涉检测技术应用的瓶颈问题是：轴向分辨率不高。该问题的产生主要是激光器波数扫频范围有限。当被测材料内部两界面层在深度方向上的位置较为接近时，干涉频谱将会发生严重的频谱混叠现象，导致无法分离该两界面层的干涉频谱。如何能在激光扫频范围有限条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光器波数合成的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，包括：获取多个可调谐单频激光器的波数；多个所述可调谐单频激光器扫描被测样件内部；对多个所述波数在时间轴上依次进行线性调频，确定波数序列；所述波数序列分别照射到反射镜和所述被测样件内部的各个界面层；根据所述波数序列确定时间序列干涉条纹图像信号；对所述时间序列干涉条纹图像信号沿时间轴进行希尔伯特变换，构造解析信号；利用傅里叶变换对所述解析信号进行相位补偿，确定补偿后的解析信号；根据所述补偿后的解析信号确定所述被测样件内部的各个界面层的轮廓。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光器波数合成的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，包括：获取多个可调谐单频激光器的波数；多个所述可调谐单频激光器扫描被测样件内部；对多个所述波数在时间轴上依次进行线性调频，确定波数序列；所述波数序列分别照射到反射镜和所述被测样件内部的各个界面层；根据所述波数序列确定时间序列干涉条纹图像信号；对所述时间序列干涉条纹图像信号沿时间轴进行希尔伯特变换，构造解析信号；利用傅里叶变换对所述解析信号进行相位补偿，确定补偿后的解析信号；根据所述补偿后的解析信号确定所述被测样件内部的各个界面层的轮廓。2.根据权利要求1所述的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，所述对多个所述波数在时间轴上依次进行线性调频，确定波数序列，具体包括：根据公式对多个所述波数在时间轴上依次进行线性调频，确定波数序列；其中，t为时间轴；kl为可调谐单频激光器l的波数，l＝1,2,…,L；k0为可调谐单频激光器1的起始波数；Δkl为可调谐单频激光器l的波数调频范围；Dkl为可调谐单频激光器l与可调谐单频激光器l-1之间的波数间隔；区间[t2l-1,t2l]为可调谐单频激光器l调频的时间范围。3.根据权利要求2所述的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，所述根据所述波数序列确定时间序列干涉条纹图像信号，具体包括：将所述波数序列分别照射到反射镜和所述被测样件内部的各个界面层上；获取所述反射镜反射的第一光强以及所述各个界面层反射的第二光强；根据所述第一光强以及所述第二光强确定时间序列干涉条纹图像信号。4.根据权利要求3所述的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，所述对所述时间序列干涉条纹图像信号沿时间轴进行希尔伯特变换，构造解析信号之前，还包括：对所述时间序列干涉条纹图像信号进行滤波处理，滤除所述时间序列干涉条纹图像信号的直流分量以及低频分量。5.根据权利要求4所述的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，所述对所述时间序列干涉条纹图像信号沿时间轴进行希尔伯特变换，构造解析信号，具体包括：根据公式对所述时间序列干涉条纹图像信号沿时间轴进行希尔伯特变换，构造解析信号；其中，(x,y)为空间坐标点；I为反射光强；p为所述被测样件内部的第p个界面层；q为所述被测样件内部的第q个界面层；R为反射镜；Λ为光程差；fRp(x,y)＝ΛRp(x,y)/π，fRp(x,y)为干涉频率；为干涉相位。6.根据权利要求5所述的样件内部轮廓检测方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉磊，周延周，何昭水，谢胜利，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44