Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
W1^ei9 из эталонной ветви;
w2 = eix из рабочей ветви;
W3 = Pei^ дополнительный. (13.29)
Не теряя общности рассуждений, предположим, что фаза эталонного волнового фронта равна нулю. Тогда для интерференционной картины получим соотношение
/(-*, у) = з + Y cos(T-9), (13.30)
где ? — константа, а у — контрастность полос.
Функция ср(х, у) может вносить дисторсию в интерференционную картину I (х, у) ив детектируемый волновой фронт г(х, у). Легко показать, что амплитуда дисторсии связана с параметрами паразитного волнового фронта соотношением
cp^tg-1—^5"1 ' ¦ (13.31)
1 + (Л COS Tj
Дисторсия, однако, исчезает, если г} является либо быстро меняющейся функцией координат, либо константой.
Допустим, что в рабочем плече имеются контролируемая поверхность без покрытия и паразитное отражение от поверхности с однослойным просветлением. Пусть контролируемая поверхность имеет коэффициент отражения 0,04, а дополнительная — 0,01. Амплитуда [х тогда равна 0,05. Если, кроме того, паразитный волновой фронт является медленно изменяющейся функцией положения и ему соответствуют относительные фазы в области ±я/2, то ср может достигать значений ±tg~]0,5, а общее отклонение волнового фронта составит величину порядка Я/7.
Этот источник ошибки вызван не методом детектирования, а связан с качеством лазерного источника. Наличие паразитного волнового фронта можно легко проверить наблюдением полос в отсутствие контролируемой поверхности.
333' 13.3.3. Получение волнового фронта
В двухмерной пнтерферограмме разность фаз между одной из точек и всеми остальными образует поверхность волнового фронта. При синхронном детектировании всей интерферограммы требуется одновременный сбор данных в точках, распределенных па апертуре. Это можно осуществить, применяя растровое сканирование одним детектором [5J, получая электронными .методами данные, накопленные в видиконе [7], или используя отдельные фотодиоды в интегральной матрице [2J. Фотодиоды в режимах фотопроводимости или фото-ЭДС вырабатывают сигналы, пропорциональные скорости поглощения фотонов. При последовательном сборе данных с фотодиодов, работающих в любом из этих режимов, каждый фотодиод находится в активном режиме только в момент опроса. Операция накопления зарядов на фотодиодной матрице интегрирует поток фотонов в течение всего времени, за исключением времени опроса [22]. Режим интегрирования потока фотонов происходит параллельно с процессом отбора значений, которые в дальнейшем используются для фильтрации колебаний света с периодом меньше периода отбора данных. Такой режим обеспечивает заметное увеличение чувствительности, пропорциональное времени активности фотодиодов. Интегрированный падающий поток на каждом фотодиоде последовательно определяют средствами электроники, измеряя ток, необходимый для полного заряда разряженной, емкости фотодиода. Режим интегрирования потока, таким оора-зом, обеспечивает широкие возможности управления чувствительностью путем изменения времени интегрирования. Для матрицы, датчиков время интегрирования является контрольным временем, т. е. временем, необходимым для последовательного опроса всех, фотодиодов. Такая методика группового опроса идеально подходит для использования разложения Фурье в реальном масштабе времени с помощью стандартной мини-ЭВМ. Таким образом, вычисление частных сумм или коэффициентов Фурье в уравнении (13.9) может проводиться в реальном масштабе времени в процессе сканирования интерференционных полос. Необходимо подчеркнуть, что при определении коэффициентов используются все зарегистрированные при сканировании значения интенсивности, а не только близкие к максимальному и минимальному.
В специфическом случае синхронного детектирования [2] сканированием интерференционных полос управляла мини-ЭВМ, направляющая тактовые импульсы фотодиодной матрице 32X32, интегрирующей поток света в каждой точке для N позиций сканирования. Время опроса выбиралось так, чтобы при имеющемся количестве света детектор работал ниже уровня насыщения, что позволяет обеспечить максимизацию динамического диапазона. При работе в режиме накопления заряда, фотодиодная матрица должна разряжаться раньше, чем будет достигнут предел накопления данных. В течение этого времени длину пути изменяют путем перемещения эталонного зеркала на величину К/(2N) с его
334' последующей фиксацией. Положение зеркала определяется управляющей программой, которая дает команду на перемещение зеркала в следующее положение j?./(2N). За тот же период могут быть собраны данные интенсивности последнего изображения. После того как суммы сі\ и Ь\ в каждой точке получены при одпо-пли многополосном сканировании, в соответствии с уравнением (13.11) определяются относительные фазы в каждой точке. В каждой из них имеется неопределенность фазы, кратная 2я, которая может быть раскрыта определением относительной фазы в соседней точке и установлением непрерывности поверхности минимального наклона, если априори известно, что между любыми точками опроса фаза изменяется не более чем на я/2.
