顯微干涉測(cè)量中的Fourier變換法研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems,簡(jiǎn)稱MEMS)靜態(tài)形貌和運(yùn)動(dòng)測(cè)試是MEMS技術(shù)的基礎(chǔ),并對(duì)MEMS設(shè)計(jì)、加工、質(zhì)量檢測(cè)具有重大作用. 光學(xué)測(cè)試方法特別是位相測(cè)試方法由于非接觸、全場(chǎng)測(cè)量、精度高和速度快等優(yōu)點(diǎn)而受到MEMS測(cè)試工作者的重視和研究.迄今已有多種位相測(cè)量方法,如外差法、時(shí)間相移法、空間相移法、載波空間相移法、載波傅立葉變換法等.傅立葉變換法(Fourier Transfor

2、m Method,簡(jiǎn)稱FTM)測(cè)試方法可以從一幅干涉圖像中提取出位相分布,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且測(cè)試速度快,在位相測(cè)試?yán)碚撗芯亢凸I(yè)運(yùn)用中占有重要地位.本文以基于顯微干涉技術(shù)的MEMS測(cè)試平臺(tái)為基礎(chǔ),對(duì)FTM測(cè)量方法進(jìn)行了系統(tǒng)理論的分析和研究,所做的工作主要有: 1.對(duì)FTM中載波的確定和消除問(wèn)題進(jìn)行了研究.本文對(duì)FTM位相提取原理進(jìn)行深入思考,結(jié)合FTM在位相測(cè)試中的具體運(yùn)用和測(cè)試?yán)碚?采用三維坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)法直接對(duì)器件形貌進(jìn)行調(diào)平消除載波的辦

3、法代替原來(lái)的頻移消除載波法. 2.對(duì)FTM分析方法中可能存在的位相反轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行理論分析并提出了相應(yīng)的位相反轉(zhuǎn)矯正方法.傳統(tǒng).FTM中由于濾波位置先決作用,實(shí)際位相提取中可能存在部分或全部的位相反轉(zhuǎn)分布,本文結(jié)合相移技術(shù),對(duì)位相反轉(zhuǎn)問(wèn)題進(jìn)行了分析和解決. 3.對(duì)空間域消除背景光的可行性進(jìn)行了研究,解決了FTM中濾波位置和范圍的確定問(wèn)題.以往的FTM對(duì)測(cè)試對(duì)象外形特點(diǎn)具有嚴(yán)格要求,帶通濾波函數(shù)設(shè)計(jì)的不確定性成為了實(shí)現(xiàn)FTM自

4、動(dòng)測(cè)量的一大難點(diǎn).本文通過(guò)曲面擬合消除背景光,使FTM分析不僅可直接進(jìn)行半平面濾波,還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試和對(duì)復(fù)雜形貌器件的測(cè)量. 4.對(duì)FTM在MEMS運(yùn)動(dòng)測(cè)試中的運(yùn)用進(jìn)行了研究.結(jié)合頻閃照明技術(shù)、時(shí)間一空間位相展開(kāi)技術(shù),FTM可對(duì)周期運(yùn)動(dòng)的MEMS器件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),測(cè)量只需要一組干涉圖像.本文還進(jìn)行了MATtAB環(huán)境中融合位相提取、展開(kāi)、位相一高度信息轉(zhuǎn)換和基準(zhǔn)面調(diào)平算法的測(cè)量軟件編寫(xiě)和實(shí)現(xiàn). 5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)試方法性能.