CN101487695A - 一种多灵敏度制栅云纹干涉仪 - Google Patents

Abstract

一种多灵敏度制栅云纹干涉仪，属于光测力学、变形检测技术领域。本发明由激光器、分光耦合器、干涉光路系统、图像采集系统、加载及六维调节装置五大部分组成。集光栅制作与变形测量为一体，可制作可转移光栅模板，也可在试样表面制作零厚度试件栅，通过四光束云纹干涉光路可实现实时变形测量，且光栅频率和测量灵敏度均可按需要调节。光路系统采用光纤技术以消除散斑噪声对光栅、图形质量的影响，位移测量灵敏度达波长量级。此外，本发明还具有结构紧凑、使用方便、光路原理简单、可制作单向栅或正交栅、制作的光栅不易被污染、可对试件实现六个自由度的调节等优点。

Description

一种多灵敏度制栅云纹干涉仪

技术领域

本发明涉及一种集光栅制作与变形测量为一体的多灵敏度制栅云纹干涉仪，属于光测力学、变形检测技术领域。

背景技术

云纹法以其非接触、全场测量等优点，是一种广受关注的位移和应变测量方法，其中几何云纹法因灵敏度低无法适应小变形的测量，高倍显微镜云纹法因成本高昂、对环境要求高在工程使用中受到限制，而云纹干涉法以灵敏度高、条纹反差好、分辨率高、可实时观测、适于多种物理性能的测量对象、适于复杂的工作环境(不受磁场干扰、高低温、静动态下都适用)等优点，备受人们关注，已在断裂力学、复合材料力学、材料结构、温度应力、残余应力测试等试验研究及工程测试中获得广泛的推广和应用。尤其是近年来随着细观力学研究的深入和新材料的不断出现，云纹干涉法作为一种重要的试验方法正发挥着越来越重要的作用。

云纹干涉仪是云纹干涉法的主要实施设备，自1970年云纹干涉法出现以来得到迅速发展，美国IBM公司推出了手提式工程云纹干涉仪，戴福隆研制了三维云纹干涉仪(中国发明专利申请号：200410000005.0)、张熹提出了二维相移云纹干涉仪(中国发明专利申请号：200510025444.1)、陈巨兵发展了面内三方向云纹干涉仪(中国发明专利申请号：200510027941.5)。然而这些云纹干涉仪的使用都需要事先在试件上制作光栅即试件栅，而高质量试件栅的制作则是一项公认的难题。目前常用的试件栅制作方法主要有机械刻划法、复制法和光刻法，机械刻划法制作光栅频率低，且对刻划机的运动精度及环境温度湿度要求高；复制法需要把已有的光栅转移到试件表面，对转移技术要求高；光刻法包括掩膜曝光法、高能束刻蚀法和光学干涉法，其中掩膜曝光法要么分辨率低要么掩模制备困难，高能束刻蚀法使用高倍显微镜，成本高，对试件的尺寸限制严格且要求试件导电，常用的光学干涉法光路系统复杂。此外，把制作好光栅的试件放入云纹干涉仪时光栅易被污染或损坏。

发明内容

本发明旨在针对云纹干涉法中高质量试件栅制作困难的难题，提供一种多灵敏度制栅云纹干涉仪。既可方便地在测试试件上制作多种频率的光栅，又可通过云纹干涉法进行变形测量，结构紧凑，使用方便，光路原理简单，可制作单向栅或正交栅，制作的光栅质量高且不易被污染，变形测量精度高，位移测量灵敏度达波长量级。

本发明的技术方案如下：

一种多灵敏度制栅云纹干涉仪，包括：激光器1、分光耦合器2、干涉光路系统3、图像采集系统4以及加载及六维调节装置5，其特征在于：所述的干涉光路系统3中含有制作u场光栅的光路、测量u场位移的光路、制作v场光栅的光路和测量v场位移的光路，其中制作u场光栅的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器11分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场制栅第一反射镜15、u场制栅第一楔形反射镜20、u场制栅第一准直透镜22后入射到试件40表面，另一束依次经过u场制栅第二反射镜16、u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第二准直透镜21后入射到试件40表面；

所述测量u场位移的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第二光纤耦合器8后，经第二光纤分束器12分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场测量第一反射镜17、u场测量第一准直透镜24、u场测量第一平面反射镜26后入射到试件40表面，另一束依次经过u场测量第二反射镜18、u场测量第二准直透镜23、u场测量第二平面反射镜25后入射到试件40表面；

所述制作v场光栅的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第三光纤耦合器9后，经第三光纤分束器13分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场制栅第一反射镜27、v场制栅第一楔形反射镜32、v场制栅第一准直透镜34后入射到试件40表面，另一束依次经过v场制栅第二反射镜28、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第二准直透镜33后入射到试件40表面；

所述测量v场位移的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第四光纤耦合器10后，经第四光纤分束器14分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场测量第一反射镜29、v场测量第一准直透镜36、v场测量第一平面反射镜38后入射到试件40表面，另一束依次经过v场测量第二反射镜30、v场测量第二准直透镜35、v场测量第二平面反射镜37后入射到试件40表面；

制作u场光栅的光路、测量u场位移的光路、制作v场光栅的光路和测量v场位移的光路在试件40表面发生干涉形成干涉图像，经场镜39被图像采集系统4采集。

本发明的技术特征还在于：所述的分光耦合器2中的开关控制器6、第一光纤耦合器7、第二光纤耦合器8、第三光纤耦合器9、第四光纤耦合器10被封装在一个暗盒子里。

本发明的技术特征还在于：所述的干涉光路系统3中的u场制栅第一反射镜15、u场制栅第二反射镜16、u场测量第一反射镜17、u场测量第二反射镜18、u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、u场制栅第二准直透镜21、u场制栅第一准直透镜22、u场测量第二准直透镜23、u场测量第一准直透镜24、u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26布置在yz平面内，v场制栅第一反射镜27、v场制栅第二反射镜28、v场测量第一反射镜29、v场测量第二反射镜30、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32、v场制栅第二准直透镜33、v场制栅第一准直透镜34、v场测量第二准直透镜35、v场测量第一准直透镜36、v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38布置在zx平面内，场镜39布置在xy平面内，上述部件被封装在一个暗箱中。

本发明的技术特征还在于：u场制栅第一反射镜15、u场制栅第二反射镜16、v场制栅第一反射镜27、v场制栅第二反射镜28绕暗箱的中心对称轴L对称分布，反射镜u场测量第一反射镜17、u场测量第二反射镜18、v场测量第一反射镜29、v场测量第二反射镜30绕对称轴L对称分布，u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32绕对称轴L对称分布，u场制栅第二准直透镜21、u场制栅第一准直透镜22、v场制栅第二准直透镜33、v场制栅第一准直透镜34绕对称轴L对称分布，u场测量第二准直透镜23、u场测量第一准直透镜24、v场测量第二准直透镜35、v场测量第一准直透镜36绕对称轴L对称分布，u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26、v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38绕对称轴L对称分布，场镜39的轴线与对称轴L重合。

本发明的技术特征还在于：干涉光路系统3中的u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32、u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26、v场测量第二平面反射镜37及v场测量第一平面反射镜38分别粘结于不同的反光镜座上，各个反光镜座通过螺钉固定在箱壁上，反射镜座的角度均可通过旋钮进行调节。

本发明的技术特征还在于：所述的激光器1和分光耦合器2通过紧固螺钉固定在工作台上；干涉光路系统3通过带导轨的支柱实现升降运动，支柱固定在工作台上；图像采集系统4通过三维调节支架固定在干涉光路系统3的上方；加载及六维调节装置5位于干涉光路系统3的下方，并通过紧固螺钉固定在工作台上；试件40放置在加载及六维调节装置5上，实现六个自由度的调节。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点及突出性效果：集光栅制作与变形测量于一体，既可制作可转移光栅模板又可在试样表面制作零厚度试件栅，还可利用云纹干涉法进行变形测量，光栅频率和测量灵敏度均可调节。采用光纤技术以消除散斑噪声对光栅、图形质量的影响，制作的光栅质量高、不易被污染，位移测量灵敏度达波长量级。此外，本发明结构紧凑，使用方便，光路原理简单，可制作单向栅或正交栅，可对试件进行六个自由度的调节。可制作的标准光栅频率有600、1200、2400line/mm，变形测量灵敏度分别为0.83、0.42、0.21μm。

附图说明

图1为多灵敏度制栅云纹干涉仪的光路系统示意图含u场光栅制作与变形测量的干涉光路。

图2为多灵敏度制栅云纹干涉仪中v场光栅制作与变形测量的干涉光路。

具体实施方式

现结合附图及实施例对本发明的具体结构和实施方式作进一步说明。

本发明的光路原理如下：

当两束准直的激光束以一定的角度2α在空间相交时，在其相交的重叠区域将会产生一个稳定的空间频率为f，栅距为p的空间虚栅，虚栅的频率f与激光波长λ和两束激光的夹角2α有关，并由下式决定：

fλ＝2Sinα                                                                 1

将涂有光致抗蚀剂的试件置于此空间虚栅光场中，使两束满足(1)式的准直激光束对称入射，经曝光后，试件上将记录下频率为f的平行等距干涉条纹。经显影、定影处理后，试件表面会呈现波浪形，这个波浪形表面便构成了频率为f的位相型全息光栅。通过在与前两束激光束所在平面垂直的平面内、满足同样条件的另两束激光束的再次曝光，便可获得正交型光栅，用于二维位移场和应变场的测量。

当两束准直的激光束以入射角θ对称入射到光栅频率为f的试件栅上时，由光栅衍射方程可知，若入射角α、波长λ和光栅频率f满足以下方程关系，两束激光的一级衍射光波将沿试件栅的法线方向衍射：

Sinθ＝λf                                                               (2)

若试件栅规整，试件也未受力，则两个一级衍射波可视为平面波。在理想情况下，此时成像面上将不出现干涉条纹，仅为一均匀的光强分布。当试件栅随试件受力产生变形和应变，试件栅的频率将发生变化，原来的平面波将发生翘曲，变成与面内位移场有关的翘曲波。两束翘曲波的相对光程差将形成反映光栅主方向位移场的干涉条纹。

本发明采用两套光路分别进行光栅制作和变形测量，制作光栅时，使经光纤分光器分光的两束波长为λ的准直激光束，以入射角α对称入射到涂有光致抗蚀剂的试件上，经曝光、显影、定影后可在试件上制作出频率为f＝(2Sinα)/λ的位相型光栅；测量变形时，使经光纤分光器分光的两束波长也为λ的准直激光束，以入射角θ对称入射到试件栅上，根据式(1)和式(2)，当θ和α满足以下关系时，试件变形后便可形成清晰的云纹条纹：

Sinθ＝2Sinα                                                              (3)

合理设计反射镜的角度可实现式(3)所示的条件，云纹干涉法中的位移测量灵敏度为1/2f，通过改变楔形反射镜和平面反射镜的转角，可调节试件栅的频率和位移测量灵敏度。

图1所示，本发明所述的多灵敏度制栅云纹干涉仪主要由激光器1、分光耦合器2、干涉光路系统3、图像采集系统4、加载及六维调节装置5五大部分组成，为保护元件并使系统小型化，分光耦合器2及干涉光路系统3中的所有组件分别被封装在一个暗盒子和一个暗箱中。激光器1和分光耦合器2通过紧固螺钉固定在工作台上；干涉光路系统3通过固定在工作台上带导轨的支柱支撑，可实现升降运动；图像采集系统4中的摄像装置通过调节支架固定在干涉光路系统3的上方，可实现三维平动；加载及六维调节装置5位于在干涉光路系统3的下方，并通过紧固螺钉固定在工作台上；试件40放置在加载及六维调节装置5上，可实现六个自由度的调节。

激光器1用来提供特定波长的激光束，常选择蓝光或紫外光光源；分光耦合器2包括开关控制器6、第一光纤耦合器7、第二光纤耦合器8、第三光纤耦合器9及第四光纤耦合器10，所有分光耦合器的组件被封装在一个暗盒子里，盒子通过螺钉固定在工作台上。激光器1发出的光束经过分光耦合器2时可选择从以上四个光纤耦合器中的任一个通过，被转化成光纤光束后分别经第一光纤分束器11、第二光纤分束器12、第三光纤分束器13、第四光纤分束器14变成制栅或测量双光束，其中光束通过第一光纤耦合器7、第一光纤分束器11后形成u场制栅双光束；通过第二光纤耦合器8、光第二纤分束器12后形成u场测量双光束；通过第三光纤耦合器9、第三光纤分束器13后形成v场制栅双光束；通过第四光纤耦合器10、第四光纤分束器14后形成v场测量双光束。开光控制器6用来控制不同光路的使用，各路双光束分别进入干涉光路系统3。

干涉光路系统3中的u场制栅第一反射镜15、u场制栅第二反射镜16、u场测量第一反射镜17、u场测量第二反射镜18、u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、u场制栅第二准直透镜21、u场制栅第一准直透镜22、u场测量第二准直透镜23、u场测量第一准直透镜24、u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26布置在yz平面内，v场制栅第一反射镜27、v场制栅第二反射镜28、v场测量第一反射镜29、v场测量第二反射镜30、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32、v场制栅第二准直透镜33、v场制栅第一准直透镜34、v场测量第二准直透镜35、v场测量第一准直透镜36、v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38布置在zx平面内，场镜39布置在xy平面内，共八个反射镜、四个楔形反射镜、八个准直透镜、四个平面反射镜及一个场镜，上述部件均被封装在一个暗箱中。u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32、u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26、v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38分别粘结于不同的反光镜座上，各个反光镜座通过螺钉固定在箱壁上，反射镜座的角度均可通过旋钮进行调节。

其中u场制栅第一反射镜15、u场制栅第二反射镜16、v场制栅第一反射镜27、v场制栅第二反射镜28绕暗箱的中心对称轴L对称分布，反射镜u场测量第一反射镜17、u场测量第二反射镜18、v场测量第一反射镜29、v场测量第二反射镜30绕对称轴L对称分布，u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32绕对称轴L对称分布，u场制栅第二准直透镜21、u场制栅第一准直透镜22、v场制栅第二准直透镜33、v场制栅第一准直透镜34绕对称轴L对称分布，u场测量第二准直透镜23、u场测量第一准直透镜24、v场测量第二准直透镜35、v场测量第一准直透镜36绕对称轴L对称分布，u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26、v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38绕对称轴L对称分布，场镜39的轴线与对称轴L重合。

图像采集系统4由摄像装置CCD、调节支架、计算机组成，用来实时采集云纹图像，其中CCD通过调节支架固定在干涉光路系统3的上方，可实现三维平动，由CCD拍摄的图像通过计算机软件采集之后便可进行数据处理。加载及六维调节装置5位于在干涉光路系统3的下方，并通过紧固螺钉固定在工作台上，其上放置试件40，可实行三维平动、三维转动六个自由度的调节。

激光束从激光器1发出，经分光耦合器2分光，再经干涉光路系统3处理后在试件40表面发生干涉，干涉图案经场镜39聚光后由图像采集系统采集。不同的光路可实现不同的制栅或位移测量功能，其中制作u场光栅的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器11分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场制栅第一反射镜15、u场制栅第一楔形反射镜20、u场制栅第一准直透镜22后入射到试件40表面，另一束依次经过u场制栅第二反射镜16、u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第二准直透镜21后入射到试件40表面；测量u场位移的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第二光纤耦合器8后，经第二光纤分束器12分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场测量第一反射镜17、u场测量第一准直透镜24、u场测量第一平面反射镜26后入射到试件40表面，另一束依次经过u场测量第二反射镜18、u场测量第二准直透镜23、u场测量第二平面反射镜25后入射到试件40表面；制作v场光栅的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第三光纤耦合器9后，经第三光纤分束器13分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场制栅第一反射镜27、v场制栅第一楔形反射镜32、v场制栅第一准直透镜34后入射到试件40表面，另一束依次经过v场制栅第二反射镜28、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第二准直透镜33后入射到试件40表面；测量v场位移的光路依次通过分光耦合器2中的开关控制器6、第四光纤耦合器10后，经第四光纤分束器14分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场测量第一反射镜29、v场测量第一准直透镜36、v场测量第一平面反射镜38后入射到试件40表面，另一束依次经过v场测量第二反射镜30、v场测量第二准直透镜35、v场测量第二平面反射镜37后入射到试件40表面。

制作光栅时，预先在试件40表面涂敷光致抗蚀剂，把试件放入加载及六维调节装置5中，打开激光器1，若想制作u场或v场单向光栅，把分光耦合器2中的开关控制器6与第一光纤耦合器7或第三光纤耦合器9接通，激光束经分光后经干涉光路系统3入射到试件表面，可用频率为所需光栅频率一半的标准光栅校准，调节u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20、v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32和加载及六维调节装置5使干涉条纹最少，移走标准光栅对试件40进行一定时间的曝光，若想制作正交光栅，把开关控制器6与第一光纤耦合器7和第三光纤耦合器9分别接通进行两次曝光，曝光结束后关闭激光器1，取下试件进行显影定影处理，得到所需的试件栅。

使用云纹干涉法进行变形测量时，把表面带有光栅的试件放入加载及六维调节装置5中，打开激光器1，若测量u场或v场单方向的变形，把分光耦合器2中的开关控制器6与第二光纤耦合器8或第四光纤耦合器10接通，激光束经分光后经干涉光路系统3入射到试件栅表面发生干涉，加载前调节零场，即调节平面反射镜u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26、v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38和加载及六维调节装置5使干涉条纹最少，之后对试件40进行加载，变形了的试件栅与两入射的准直激光束发生干涉便可形成反映试件变形的干涉条纹，在所需载荷处通过图像采集系统4记录云纹条纹图像，若想同时测量u场和v场两个方向的变形，把开关控制器6与第二光纤耦合器8和第四光纤耦合器10分别接通，加载前分别调节零场，加载后在同一载荷处通过变换开关控制器6与第二光纤耦合器8和第四光纤耦合器10的接通，分别通过图像采集系统4记录两个场的云纹条纹图像，通过计算机对图像进行处理后便可得到试件的变形信息。

实施例1

欲测量一铝试件在100MPa下长度和宽度两个方向的拉伸变形，使用1200l/mm的光栅通过云纹干涉法进行测量，首先把试件制作成适合加载的哑铃形形状，在试件中心区域的表面涂敷光致抗蚀剂，将其放入加载及六维调节装置5中，打开激光器1，把分光耦合器2中的开关控制器6与第一光纤耦合器7接通，激光束经分光后经干涉光路系统3入射到试件表面，用频率为600l/mm的标准光栅校准，调节u场制栅第二楔形反射镜19、u场制栅第一楔形反射镜20使干涉条纹最少，移走标准光栅对试件进行一定时间的曝光，第一次曝光结束后把开关控制器6与第三光纤耦合器9接通，激光束经分光后再经干涉光路系统3入射到试件表面，同样用频率为600l/mm的标准光栅校准，调节v场制栅第二楔形反射镜31、v场制栅第一楔形反射镜32和加载及六维调节装置5使干涉条纹最少即调为零场，移走标准光栅对试件再次进行曝光。两次曝光结束后取下试件进行显影定影处理，即可在铝试件上得到1200l/mm的正交光栅。

测量变形时把试件重新放入加载及六维调节装置5中，把分光耦合器2中的开关控制器6与第二光纤耦合器8接通，激光束经分光后经干涉光路系统3入射到试件栅表面发生干涉，加载前首先调节零场，通过调节u场测量第二平面反射镜25、u场测量第一平面反射镜26和加载及六维调节装置5使干涉条纹最少，切换开关使开关控制器6与第四光纤耦合器10接通，通过调节v场测量第二平面反射镜37、v场测量第一平面反射镜38使干涉条纹最少。之后对试件进行加载，变形了的试件栅与两入射的准直激光束发生干涉便可形成反映试件变形的干涉条纹，在100MPa时通过图像采集系统4记录云纹条纹图像，此为v场云纹图，切换开关使开关控制器6与第二光纤耦合器8接通，再次记录此时的云纹条纹图像，此为u场云纹图，通过计算机对u场、v场云纹图进行处理后便可得到铝试件100MPa时两个方向的变形。

Claims (6)

1.一种多灵敏度制栅云纹干涉仪，包括：激光器(1)、分光耦合器(2)、干涉光路系统(3)、图像采集系统(4)以及加载及六维调节装置(5)，其特征在于：所述的干涉光路系统(3)中含有制作u场光栅的光路、测量u场位移的光路、制作v场光栅的光路和测量v场位移的光路，其中制作u场光栅的光路依次通过分光耦合器(2)中的开关控制器(6)、第一光纤耦合器(7)后，经第一光纤分光器(11)分光，分两束分别进入干涉光路系统(3)，一束依次经过u场制栅第一反射镜(15)、u场制栅第一楔形反射镜(20)、u场制栅第一准直透镜(22)后入射到试件(40)表面，另一束依次经过u场制栅第二反射镜(16)、u场制栅第二楔形反射镜(19)、u场制栅第二准直透镜(21)后入射到试件(40)表面；

所述测量u场位移的光路依次通过分光耦合器(2)中的开关控制器(6)、第二光纤耦合器(8)后，经第二光纤分束器(12)分光，分两束分别进入干涉光路系统(3)，一束依次经过u场测量第一反射镜(17)、u场测量第一准直透镜(24)、u场测量第一平面反射镜(26)后入射到试件(40)表面，另一束依次经过u场测量第二反射镜(18)、u场测量第二准直透镜(23)、u场测量第二平面反射镜(25)后入射到试件(40)表面；

所述制作v场光栅的光路依次通过分光耦合器(2)中的开关控制器(6)、第三光纤耦合器(9)后，经第三光纤分束器(13)分光，分两束分别进入干涉光路系统(3)，一束依次经过v场制栅第一反射镜(27)、v场制栅第一楔形反射镜(32)、v场制栅第一准直透镜(34)后入射到试件(40)表面，另一束依次经过v场制栅第二反射镜(28)、v场制栅第二楔形反射镜(31)、v场制栅第二准直透镜(33)后入射到试件(40)表面；

所述测量v场位移的光路依次通过分光耦合器(2)中的开关控制器(6)、第四光纤耦合器(10)后，经第四光纤分束器(14)分光，分两束分别进入干涉光路系统(3)，一束依次经过v场测量第一反射镜(29)、v场测量第一准直透镜(36)、v场测量第一平面反射镜(38)后入射到试件(40)表面，另一束依次经过v场测量第二反射镜(30)、v场测量第二准直透镜(35)、v场测量第二平面反射镜(37)后入射到试件(40)表面；

制作u场光栅的光路、测量u场位移的光路、制作v场光栅的光路和测量v场位移的光路在试件(40)表面发生干涉形成干涉图像，经场镜(39)被图像采集系统(4)采集。

2.按照权利要求1所述的多灵敏度制栅云纹干涉仪，其特征在于：所述的分光耦合器(2)中的开关控制器(6)、第一光纤耦合器(7)、第二光纤耦合器(8)、第三光纤耦合器(9)、第四光纤耦合器(10)被封装在一个暗盒子里。

3.按照权利要求1所述的多灵敏度制栅云纹干涉仪，其特征在于：所述的干涉光路系统(3)中的u场制栅第一反射镜(15)、u场制栅第二反射镜(16)、u场测量第一反射镜(17)、u场测量第二反射镜(18)、u场制栅第二楔形反射镜(19)、u场制栅第一楔形反射镜(20)、u场制栅第二准直透镜(21)、u场制栅第一准直透镜(22)、u场测量第二准直透镜(23)、u场测量第一准直透镜(24)、u场测量第二平面反射镜(25)、u场测量第一平面反射镜(26)布置在yz平面内，v场制栅第一反射镜(27)、v场制栅第二反射镜(28)、v场测量第一反射镜(29)、v场测量第二反射镜(30)、v场制栅第二楔形反射镜(31)、v场制栅第一楔形反射镜(32)、v场制栅第二准直透镜(33)、v场制栅第一准直透镜(34)、v场测量第二准直透镜(35)、v场测量第一准直透镜(36)、v场测量第二平面反射镜(37)、v场测量第一平面反射镜(38)布置在zx平面内，场镜(39)布置在xy平面内，上述部件被封装在一个暗箱中。

4.按照权利要求3所述的多灵敏度制栅云纹干涉仪，其特征在于：u场制栅第一反射镜(15)、u场制栅第二反射镜(16)、v场制栅第一反射镜(27)、v场制栅第二反射镜(28)绕暗箱的中心对称轴L对称分布，反射镜u场测量第一反射镜(17)、u场测量第二反射镜(18)、v场测量第一反射镜(29)、v场测量第二反射镜(30)绕对称轴L对称分布，u场制栅第二楔形反射镜(19)、u场制栅第一楔形反射镜(20)、v场制栅第二楔形反射镜(31)、v场制栅第一楔形反射镜(32)绕对称轴L对称分布，u场制栅第二准直透镜(21)、u场制栅第一准直透镜(22)、v场制栅第二准直透镜(33)、v场制栅第一准直透镜(34)绕对称轴L对称分布，u场测量第二准直透镜(23)、u场测量第一准直透镜(24)、v场测量第二准直透镜(35)、v场测量第一准直透镜(36)绕对称轴L对称分布，u场测量第二平面反射镜(25)、u场测量第一平面反射镜(26)、v场测量第二平面反射镜(37)、v场测量第一平面反射镜(38)绕对称轴L对称分布，场镜(39)的轴线与对称轴L重合。

5.按照权利要求1所述的多灵敏度制栅云纹干涉仪，其特征在于：干涉光路系统(3)中的u场制栅第二楔形反射镜(19)、u场制栅第一楔形反射镜(20)、v场制栅第二楔形反射镜(31)、v场制栅第一楔形反射镜(32)、u场测量第二平面反射镜(25)、u场测量第一平面反射镜(26)、v场测量第二平面反射镜(37)及v场测量第一平面反射镜(38)分别粘结于不同的反光镜座上，各个反光镜座通过螺钉固定在箱壁上，反射镜座的角度均可通过旋钮进行调节。

6.按照权利要求1所述的多灵敏度制栅云纹干涉仪，其特征在于：所述的激光器(1)和分光耦合器(2)通过紧固螺钉固定在工作台上；干涉光路系统(3)通过带导轨的支柱实现升降运动，支柱固定在工作台上；图像采集系统(4)通过三维调节支架固定在干涉光路系统(3)的上方；加载及六维调节装置(5)位于干涉光路系统(3)的下方，并通过紧固螺钉固定在工作台上；试件(40)放置在加载及六维调节装置(5)上，实现六个自由度的调节。

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