CN102914273A - 多功能云纹干涉及制栅系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多功能云纹干涉及制栅系统，属于光测力学、变形检测技术领域，该系统包括激光器、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以及带有观察窗的高温炉。本发明通过更换不同角度的楔形反射镜和场镜，来实现常温、高温条件下对试件u、v两个位移场的高精度实时测量和高质量光栅的制作，本发明具有结构紧凑、光路简单、使用方便、多灵敏度、可制作单向光栅或正交光栅等优点。

Description

多功能云纹干涉及制栅系统

技术领域

本发明涉及光测力学、变形检测技术领域，具体涉及一种多功能云纹干涉及制栅系统。

背景技术

云纹干涉法作为一种非接触、全场的位移和应变测量方法，得到了广泛的应用。相比云纹法，云纹干涉法具有灵敏度高、条纹反差好、分辨率高、适应性强、可实时观测等优点，尤其是近年来随着细观力学研究的深入和新材料的不断发展，云纹干涉法已作为一种重要的试验方法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设施，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）,张熹发展了二维云纹干涉仪（中国发明专利申请号：200510025444.1）,陈巨兵开发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都只具有常温条件下的测量功能，而且需要依靠其他方法在试件表面制得光栅。近年来，云纹干涉仪向着集成化，多灵敏度发展，一些多功能的云纹干涉仪相继研制成功。戴福隆研制了高温云纹干涉变形测量系统（中国发明专利申请号：200810119805.2）和多灵敏度制栅云纹干涉仪（中国发明专利申请号：200910119932.7），其中，高温云纹干涉变形测量系统能在高温条件下测量材料的变形行为，多灵敏度制栅云纹干涉仪兼具制作光栅和测量材料变形行为的功能。然而，至今仍没有一种云纹干涉系统能兼具测量常温、高温条件下材料变形行为和光栅制作的功能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种具有集常温、高温条件下实时变形测量和光栅制作的多功能云纹干涉及制栅系统。

根据本发明实施例的多功能云纹干涉及制栅系统包括：激光器1、分光耦合器2、干涉光路系统3、图像采集系统4、加载及六维调节装置5和带有观察窗的高温炉36，其特征在于：所述的干涉光路系统3中含有制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路、制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路，其中，所述制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的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、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器9分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场第一反射镜11、u场第一准直透镜13、u场第一楔形反射镜15后入射到常温试件28表面，另一束依次经过u场第二反射镜12、u场第二准直透镜14、u场第二楔形反射镜16后入射到常温试件28表面；所述制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的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、第二光纤耦合器8后，经第二光纤分光器10分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场第一反射镜19、v场第一准直透镜21、v场第一楔形反射镜23后入射到常温试件28表面，另一束依次经过v场第二反射镜20、v场第二准直透镜22、v场第二楔形反射镜24后入射到常温试件28表面；所述制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的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、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器9分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场第一反射镜11、u场第一准直透镜13、u场高温第一楔形反射镜30后入射到高温试件35表面，另一束依次经过u场第二反射镜12、u场第二准直透镜14、u场高温第二楔形反射镜31后入射到高温试件35表面，其中测量高温条件下的u场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉36；所述制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的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、第二光纤耦合器8后，经第二光纤分光器10分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场第一反射镜19、v场第一准直透镜21、v场高温第一楔形反射镜32后入射到高温试件35表面，另一束依次经过v场第二反射镜20、v场第二准直透镜22、v场高温第二楔形反射镜33后入射到高温试件35表面，其中测量高温条件下的v场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉36；所述制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路在常温试件28表面发生干涉形成干涉图像，经常温场镜27被图像采集系统4采集。制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路在高温试件35表面发生干涉形成干涉图像，经高温场镜29被图像采集系统4采集。

在本发明的一个实施例中，所述分光耦合器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被封装在暗盒中。

在本发明的一个实施例中，所述的干涉光路系统3中的u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、u场第一准直透镜13、u场第二准直透镜14、u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、u场第一调整座17、u场第二调整座18、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31布置在yz平面内，v场第一反射镜19、v场第二反射镜20、v场第一准直透镜21、v场第二准直透镜22、v场第一楔形反射镜23后、v场第二楔形反射镜24、v场第一调整座25、v场第二调整座26、v场高温第一楔形反射镜32后、v场高温第二楔形反射镜33布置在xy平面内，常温场镜27、高温场镜29布置在xz平面内，上述部件被封装在暗箱中。

在本发明的一个实施例中，所述的u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、v场第一楔形反射镜23、v场第二楔形反射镜24、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31、v场高温第一楔形反射镜32、v场高温第二楔形反射镜33背面均带有长方体卡块，u场第一调整座17、u场第二调整座18、v场第一调整座25、v场第二调整座26具有与卡块配合的卡槽，u场第一楔形反射镜15、u场高温第一楔形反射镜30通过u场第一调整座17更换，u场第二楔形反射镜16、u场高温第二楔形反射镜31通过u场第二调整座18更换，v场第一楔形反射镜23、v场高温第一楔形反射镜32通过v场第一调整座25更换，v场第二楔形反射镜24、v场高温第二楔形反射镜33通过v场第二调整座26更换，调整座通过螺钉固定在箱壁上，调整座的角度均可通过旋钮调节。

在本发明的一个实施例中，u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、u场第一准直透镜13、u场第二准直透镜14、u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、u场第一调整座17、u场第二调整座18、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31绕对称轴L对称分布，v场第一反射镜19、v场第二反射镜20、v场第一准直透镜21、v场第二准直透镜22、v场第一楔形反射镜23后、v场第二楔形反射镜24、v场第一调整座25、v场第二调整座26、v场高温第一楔形反射镜32后、v场高温第二楔形反射镜33绕对称轴L对称分布，常温场镜27和高温场镜29的轴线与对称轴L重合。

在本发明的一个实施例中，u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、v场第一反射镜19、v场第二反射镜20分别粘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，反光镜座的角度均可通过旋钮调节。

在本发明的一个实施例中，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通过带导轨的剪式升降台实现升降运动，剪式升降台固定在工作台上；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的后方；加载及六维调节装置5位于干涉光路系统3的前方，通过紧固螺钉固定在工作台上且可根据需要拆卸；常温试件28放置在加载及六维调节装置5上，带有观察窗的高温炉36位于干涉光路系统3的前方，高温夹头34插入带有观察窗的高温炉36，高温试件35放置高温夹头34上。

本发明的与现有技术相比，具有以下显著优点及突出性成果：集高温变形实时测量、常温变形实时测量和高质量光栅制作于一体，即可进行常温变形实时测量，又可进行高温变形实时测量，还可以制作可转移光栅模版及在试件表面制作零厚度试件栅，位移测量灵敏度达波长量级，制作光栅质量高。此外，本发明结构紧凑，使用方便，光路原理简单，可制作单向光栅或正交光栅。可制作标准光栅的频率有1200、2400line/mm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的多功能云纹干涉及制栅系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的光路系统中，含u场常温、高温条件下变形测量和光栅制作的干涉光路的示意图；以及

图3为本发明实施例的光路系统中，含v场常温、高温条件下变形测量和光栅制作的干涉光路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，现结合附图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：

当两束波长为λ准直的激光以2α的角度在空间相交时，在其相交的重叠区域将会产生一个稳定的空间虚栅，虚栅的频率f与激光波长λ和两束激光的夹角2α有如下关系：

fλ＝2sinα          式（1）

在试件测试表面涂光致抗蚀剂并将其置于此空间虚栅光场中，使上述准直激光束对称入射，经曝光后，涂光致抗蚀剂上将记录下频率为f的干涉条纹。经显影、定影处理后，试件形表面便构成了频率为f的相位型全息光栅。用同样的方法，在与前两束激光束所在平面垂直的平面内，用另两束激光束再次曝光，由此便得到正交型光栅。

当两束波长为λ准直的激光以θ的角度对称入射到光栅频率为f的试件栅上时，当波长λ、入射角θ和光栅频率f满足以下方程关系时，将产生沿试件栅的法线方向一级衍射光波：

sinθ＝λf         式（2）

在理想情况下，当试件未受力时，此时成像面上无干涉条纹。当试件受力变形时，试件栅的频率将发生变化，两束一级衍射光波的相对光程差将形成干涉条纹，由此可计算得到试件变性信息。

本发明采用一套主光路完成常温、高温条件下试件u场、v场变形的测量和光栅制作，其中，在常温条件下测量u场、v场变形时，需要安装u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、v场第一楔形反射镜23、v场第二楔形反射镜24和常温场镜27，可测量的试件栅频率为1200line/mm，可制作2400line/mm的光栅。在高温条件下测量u场、v场变形时，需要安装u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31、v场高温第一楔形反射镜32、v场高温第二楔形反射镜33和高温场镜29，可测量的试件栅频率为600line/mm，可制作1200line/mm的光栅。根据式（1）和式（2），当α和θ满足以下关系时，试件变形后便可形成清晰云纹：

sinθ＝2sinα       式（3）

图1所示，本发明所述的多功能云纹干涉及制栅系统主要包括激光器1、分光耦合器2、干涉光路系统3、图像采集系统4、加载及六维调节装置5和带有观察窗的高温炉36六部分，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中的所有组件封装在一个暗盒中和一个暗箱中。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通过带导轨的剪式升降台实现升降运动，剪式升降台固定在工作台上；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的后方；加载及六维调节装置5位于干涉光路系统3的前方，通过紧固螺钉固定在工作台上；常温试件28放置在加载及六维调节装置5上。

激光器1用来提供特定波长的激光束，常选择蓝光或近紫外光光源：分光耦合器2包括开光控制器6、第一光纤耦合器7及第二光纤耦合器8，所有分光耦合器的组件被封装在一个暗盒里，暗盒通过紧固螺钉固定在工作台上。激光器1发出的激光光束经过分光耦合器2时可根据需要选择以上两个光纤耦合器中任一个通过，被转化成光纤光束，经第一光纤分束器9形成u场测量或制栅双光束，经第二光纤分束器10形成v场测量或制栅双光束。开关控制器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场第一反射镜11、u场第二反射镜12、u场第一准直透镜13、u场第二准直透镜14、u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、u场第一调整座17、u场第二调整座18、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31布置在yz平面内，v场第一反射镜19、v场第二反射镜20、v场第一准直透镜21、v场第二准直透镜22、v场第一楔形反射镜23后、v场第二楔形反射镜24、v场第一调整座25、v场第二调整座26、v场高温第一楔形反射镜32后、v场高温第二楔形反射镜33布置在xy平面内，常温场镜27、高温场镜29布置在xz平面内，上述部件被封装在一个暗箱中。u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、v场第一反射镜19、v场第二反射镜20分别粘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，反光镜座的角度均可通过旋钮调节。u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、v场第一楔形反射镜23、v场第二楔形反射镜24、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31、v场高温第一楔形反射镜32、v场高温第二楔形反射镜33背面均带有长方体卡块，u场第一调整座17、u场第二调整座18、v场第一调整座25、v场第二调整座26具有与卡块配合的卡槽，u场第一楔形反射镜15、u场高温第一楔形反射镜30通过u场第一调整座17更换，u场第二楔形反射镜16、u场高温第二楔形反射镜31通过u场第二调整座18更换，v场第一楔形反射镜23、v场高温第一楔形反射镜32通过v场第一调整座25更换，v场第二楔形反射镜24、v场高温第二楔形反射镜33通过v场第二调整座26更换，调整座通过螺钉固定在箱壁上，调整座的角度均可通过旋钮调节。

其中u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、u场第一准直透镜13、u场第二准直透镜14、u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16、u场第一调整座17、u场第二调整座18、u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31绕对称轴L对称分布，v场第一反射镜19、v场第二反射镜20、v场第一准直透镜21、v场第二准直透镜22、v场第一楔形反射镜23后、v场第二楔形反射镜24、v场第一调整座25、v场第二调整座26、v场高温第一楔形反射镜32后、v场高温第二楔形反射镜33绕对称轴L对称分布，常温场镜27和高温场镜29的轴线与对称轴L重合。

图像采集系统4由摄像装置CCD、调节支架和计算机组成，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的后方，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以进行数据处理。加载及六维调节装置5位于干涉光路系统3的前方，通过紧固螺钉固定在工作台上且可根据需要拆卸，其上放置常温试件28，可实现三维平动和三维转动六个自由度调节。

激光束从激光器1发出，经分光耦合器2分光，在经过干涉光路系统3处理后在常温试件28或高温试件35表面发生干涉，干涉后经过常温场镜27或高温场镜29聚光后由图像采集系统采集。更换不同的楔形反射镜，可实现不同的功能。其中2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的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、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器9分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场第一反射镜11、u场第一准直透镜13、u场第一楔形反射镜15后入射到常温试件28表面，另一束依次经过u场第二反射镜12、u场第二准直透镜14、u场第二楔形反射镜16后入射到常温试件28表面；制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的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、第二光纤耦合器8后，经第二光纤分光器10分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场第一反射镜19、v场第一准直透镜21、v场第一楔形反射镜23后入射到常温试件28表面，另一束依次经过v场第二反射镜20、v场第二准直透镜22、v场第二楔形反射镜24后入射到常温试件28表面；制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的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、第一光纤耦合器7后，经第一光纤分光器9分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过u场第一反射镜11、u场第一准直透镜13、u场高温第一楔形反射镜30后入射到高温试件35表面，另一束依次经过u场第二反射镜12、u场第二准直透镜14、u场高温第二楔形反射镜31后入射到高温试件35表面，其中测量高温条件下的u场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉36；制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的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、第二光纤耦合器8后，经第二光纤分光器10分光，分两束分别进入干涉光路系统3，一束依次经过v场第一反射镜19、v场第一准直透镜21、v场高温第一楔形反射镜32后入射到高温试件35表面，另一束依次经过v场第二反射镜20、v场第二准直透镜22、v场高温第二楔形反射镜33后入射到高温试件35表面，其中测量高温条件下的v场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉36。

使用云纹干涉法进行常温条件下变形测量时，把表面带有光栅的常温试件28放入加载及六维调节装置5中，打开激光器1，若想测量u场或v场单方向变形，把分光耦合器2中开关控制器6与第一光纤耦合器7或第二光纤耦合器8接通，激光束经第一光纤分光器9或第二光纤分光器10分光后经干涉光路系统3入射到常温试件28表面发生干涉，加载前调节零场，即调节反射镜u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、v场第一反射镜19、v场第二反射镜20和加载及六维调节装置5使干涉条纹最少，之后对常温试件28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应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与第一光纤耦合器7和第二光纤耦合器8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与第一光纤耦合器7和第二光纤耦合器8分别接通，通过图像采集系统4记录u场和v场云纹条纹图像，通过计算机对图像进行处理后便可得到试件的变形信息。

使用云纹干涉法进行高温条件下变形测量时，把表面带有光栅的高温试件35放入位于带观察窗的高温炉36中的高温夹头34上，打开激光器1，若想测量u场或v场单方向变形，把分光耦合器2中开关控制器6与第一光纤耦合器7或第二光纤耦合器8接通，激光束经第一光纤分光器9或第二光纤分光器10分光后经干涉光路系统3入射到高温试件35表面发生干涉，加载前调节零场，即调节反射镜u场第一反射镜11、u场第二反射镜12、v场第一反射镜19、v场第二反射镜20使干涉条纹最少，之后对高温试件35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应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与第一光纤耦合器7和第二光纤耦合器8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与第一光纤耦合器7和第二光纤耦合器8分别接通，通过图像采集系统4记录u场和v场云纹条纹图像，通过计算机对图像进行处理后便可得到试件的变形信息。

制作光栅时，预先在常温试件28表面涂光致抗蚀剂，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中开关控制器6与第一光纤耦合器7或第二光纤耦合器8接通，激光束经第一光纤分光器9或第二光纤分光器10分光后经光路控制系统入射到常温试件28表面。根据所需光栅频率，选择u场第一楔形反射镜15、u场第二楔形反射镜16，或v场第一楔形反射镜23、v场第二楔形反射镜24，或u场高温第一楔形反射镜30、u场高温第二楔形反射镜31，或v场高温第一楔形反射镜32、v场高温第二楔形反射镜33。可用频率为所需光栅频率为一半的光栅校准，调节u场第一调整座17、u场第二调整座18、v场第一调整座25、v场第二调整座26和加载及六维调节装置5使干涉条纹最少，移走标准光栅对常温试件28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和第二光纤耦合器8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，得到所需试件栅。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种多功能云纹干涉及制栅系统，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）、加载及六维调节装置（5）和带有观察窗的高温炉（36），其特征在于：所述的干涉光路系统（3）中含有制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路、制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路，其中，

所述制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的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）、第一光纤耦合器（7）后，经第一光纤分光器（9）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过u场第一反射镜（11）、u场第一准直透镜（13）、u场第一楔形反射镜（15）后入射到常温试件（28）表面，另一束依次经过u场第二反射镜（12）、u场第二准直透镜（14）、u场第二楔形反射镜（16）后入射到常温试件（28）表面；

所述制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的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）、第二光纤耦合器（8）后，经第二光纤分光器（10）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过v场第一反射镜（19）、v场第一准直透镜（21）、v场第一楔形反射镜（23）后入射到常温试件（28）表面，另一束依次经过v场第二反射镜（20）、v场第二准直透镜（22）、v场第二楔形反射镜（24）后入射到常温试件（28）表面；

所述制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的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）、第一光纤耦合器（7）后，经第一光纤分光器（9）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过u场第一反射镜（11）、u场第一准直透镜（13）、u场高温第一楔形反射镜（30）后入射到高温试件（35）表面，另一束依次经过u场第二反射镜（12）、u场第二准直透镜（14）、u场高温第二楔形反射镜（31）后入射到高温试件（35）表面，其中测量高温条件下的u场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉（36）；

所述制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的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）、第二光纤耦合器（8）后，经第二光纤分光器（10）分光，分两束分别进入干涉光路系统（3），一束依次经过v场第一反射镜（19）、v场第一准直透镜（21）、v场高温第一楔形反射镜（32）后入射到高温试件（35）表面，另一束依次经过v场第二反射镜（20）、v场第二准直透镜（22）、v场高温第二楔形反射镜（33）后入射到高温试件（35）表面，其中测量高温条件下的v场位移的光路要通过带有观察窗的高温炉（36）；

所述制作2400line/mm的u场光栅和测量常温条件下的u场位移的光路、制作2400line/mm的v场光栅和测量常温条件下的v场位移的光路在常温试件（28）表面发生干涉形成干涉图像，经常温场镜（27）被图像采集系统（4）采集。制作1200line/mm的u场光栅和测量高温条件下的u场位移的光路、制作1200line/mm的v场光栅和测量高温条件下的v场位移的光路在高温试件（35）表面发生干涉形成干涉图像，经高温场镜（29）被图像采集系统（4）采集。

2.如权利要求1所述的多功能云纹干涉及制栅系统，其特征在于：所述分光耦合器（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）被封装在暗盒中。

3.如权利要求1所述的多功能云纹干涉及制栅系统，其特征在于：所述的干涉光路系统（3）中的u场第一反射镜（11）、u场第二反射镜（12）、u场第一准直透镜（13）、u场第二准直透镜（14）、u场第一楔形反射镜（15）、u场第二楔形反射镜（16）、u场第一调整座（17）、u场第二调整座（18）、u场高温第一楔形反射镜（30）、u场高温第二楔形反射镜（31）布置在yz平面内，v场第一反射镜（19）、v场第二反射镜（20）、v场第一准直透镜（21）、v场第二准直透镜（22）、v场第一楔形反射镜（23）后、v场第二楔形反射镜（24）、v场第一调整座（25）、v场第二调整座（26）、v场高温第一楔形反射镜（32）后、v场高温第二楔形反射镜（33）布置在xy平面内，常温场镜（27）、高温场镜（29）布置在xz平面内，上述部件被封装在暗箱中。

4.如权利要求3所述的多功能云纹干涉及制栅系统，其特征在于：所述的u场第一楔形反射镜（15）、u场第二楔形反射镜（16）、v场第一楔形反射镜（23）、v场第二楔形反射镜（24）、u场高温第一楔形反射镜（30）、u场高温第二楔形反射镜（31）、v场高温第一楔形反射镜（32）、v场高温第二楔形反射镜（33）背面均带有长方体卡块，u场第一调整座（17）、u场第二调整座（18）、v场第一调整座（25）、v场第二调整座（26）具有与卡块配合的卡槽，u场第一楔形反射镜（15）、u场高温第一楔形反射镜（30）通过u场第一调整座（17）更换，u场第二楔形反射镜（16）、u场高温第二楔形反射镜（31）通过u场第二调整座（18）更换，v场第一楔形反射镜（23）、v场高温第一楔形反射镜（32）通过v场第一调整座（25）更换，v场第二楔形反射镜（24）、v场高温第二楔形反射镜（33）通过v场第二调整座（26）更换，调整座通过螺钉固定在箱壁上，调整座的角度均可通过旋钮调节。

5.如权利要求3所述的多功能云纹干涉及制栅系统，其特征在于：u场第一反射镜（11）、u场第二反射镜（12）、u场第一准直透镜（13）、u场第二准直透镜（14）、u场第一楔形反射镜（15）、u场第二楔形反射镜（16）、u场第一调整座（17）、u场第二调整座（18）、u场高温第一楔形反射镜（30）、u场高温第二楔形反射镜（31）绕对称轴L对称分布，v场第一反射镜（19）、v场第二反射镜（20）、v场第一准直透镜（21）、v场第二准直透镜（22）、v场第一楔形反射镜（23）后、v场第二楔形反射镜（24）、v场第一调整座（25）、v场第二调整座（26）、v场高温第一楔形反射镜（32）后、v场高温第二楔形反射镜（33）绕对称轴L对称分布，常温场镜（27）和高温场镜（29）的轴线与对称轴L重合。

6.如权利要求3所述的多功能云纹干涉及制栅系统，其特征在于：u场第一反射镜（11）、u场第二反射镜（12）、v场第一反射镜（19）、v场第二反射镜（20）分别粘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，反光镜座的角度均可通过旋钮调节。

7.如权利要求1所述的多功能云纹干涉及制栅系统，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）通过带导轨的剪式升降台实现升降运动，剪式升降台固定在工作台上；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）的后方；加载及六维调节装置（5）位于干涉光路系统（3）的前方，通过紧固螺钉固定在工作台上且可根据需要拆卸；常温试件（28）放置在加载及六维调节装置（5）上，带有观察窗的高温炉（36）位于干涉光路系统（3）的前方，高温夹头（34）插入带有观察窗的高温炉（36），高温试件（35）放置高温夹头（34）上。

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