[发明专利]一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法

摘要

本发明公开了一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法，属于光纤端面测量仪技术领域。所述的解调方法首先通过改进型极值法将相位提取快速限定在零级条纹内，减小由于环境扰动及CCD散粒噪声带来的随机误差。基于Carré相移算法对提取到的光强极大值进行相位修正，消除了线性相移误差对于光纤端面高度值的影响；在解算光纤端面高度值时，无需进行相位解包裹运算，提高了计算速度，并且具有对于相移器的线性误差ε不敏感，精度较高等优点。

主权项

一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法，首先通过压电陶瓷带动参考镜移动，干涉条纹扫描被测物，压电陶瓷每移动一个步距d，CCD采集一幅干涉图像；采用Carré相移算法对相位进行提取，获取两束光振动合成的光的强度值：式中：Ia表示由光纤表面反射的光的光强值，Ib表示由参考镜反射的光的光强值，I表示合成的光的强度值，表示经过分光镜到达被测物的反射后的光与经过分光镜到达参考经反射后的光的位相差；则所述的相干峰解调方法，其特征在于：包括以下几个步骤：步骤一：通过CCD采集干涉图像；步骤二：通过改进的空域极值法结合Carré相移算法对相干峰进行解调，解算相对高度；具体的：(1)采用改进的极值法将相位提取限定在零级条纹；首先遍历所有点搜索光强极小值对应的图片帧数N1，将N1前面一帧Na和后面一帧Nb去掉后，继续搜索极小值，定位光强次极小值对应的图片帧数N2，判断N1与N2的大小关系，当N1<N2时，从N1到N2，遍历所有点并搜索光强极大值对应的图片帧数N，否则，从N2到N1，遍历所有点并搜索光强极大值对应的图片帧数N，将相位提取限制在零级条纹；(2)采用Carré相移算法对相位进行提取；根据获取的两束光振动合成的光的强度值，设：Imax=Ia+Ib+2IaIb]]>Imin=Ia+Ib-2IaIb]]>γ=Imax-IminImax+Imin]]>其中，Imax为光强极大值，Imin为光强极小值，γ为干涉条纹对比度；令I0＝Ia+Ib，得到：当光程差为零时，即为零时，光强度为峰值；对相位提取误差φ，进行修正，设压电陶瓷步距为d，两相邻图像之间的相位变化为则相位变化为：其中，为相位变化值，λ表示光源的中心波长，ε表示压电陶瓷线性误差；基于Carré相移算法对提取到的光强极大值进行相位修正：其中，Ibg为背景光强值，I‑3、I‑1、I1、I3分别为相对于所定位的零级条纹光强值前3帧、前1帧、后1帧、后3帧对应的光强值；解得tan2φ=|[(I-3-I3)+(I-1-I1)][3(I-1-I1)+(I-3-I3)]|[(I-1+I1)+(I-3+I3)]2]]>(3)利用提取到的相位值解算相对高度；通过对相位的解算，得到被测物的相对高度：h=N×d-λ4πφ]]>其中，h为相对高度，N为光强极大值对应的图片帧数；步骤三：恢复光纤端面三维形貌；通过步骤一、步骤二，解算出图像中一点的相对高度h，遍历图像中每一点解算相对高度，恢复整个被测面的三维形貌。