CN113295106A - 一种双光梳散斑干涉测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双光梳散斑干涉测量系统及测量方法，该系统包括第一光梳，经准直成平行光发射到第一分束镜，经第一分束镜出射的部分光用于照射待测样品的粗糙表面，经第一分束镜出射的另一部分光通过衰减器照射反射镜，经待测样品和反射镜返回的光进入第一分束镜合束后发射到第二分束镜；第二光梳，经准直成平行光发射到第二分束镜；相机，第二分束镜出射的光经成像透镜成像至相机感光面；信号测量装置，被配置为对相机采集图像的各个像素进行逐点解耦，获得待测样品粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒形貌。本发明可以实现对粗糙表面形变的可溯源定量测量，以及无需机械扫描结构的动态测量，可以在更多复杂的形变测量需求中得到应用。

Description

一种双光梳散斑干涉测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及光学测试技术领域，特别是关于一种双光梳散斑干涉测量系统及测量方法。

背景技术

随着精密加工制造业、材料科学等尖端科学技术的快速发展，对物体加工缺陷、内部应力和材料应变等检测技术提出了越来越高的要求。一个精密产品加工完成后，不仅要测量其宏观几何尺寸，往往还要对其加工后的残余应力、器件热稳定性等特征进行一系列检测。检测工艺的性能直接制约着精密加工与材料科学等领域的上限。散斑干涉术是精密测量物体表面形变的常见手段之一。散斑干涉术是基于光学干涉原理，在激光照明下通过分析样品的像面散斑颗粒在形变过程中相位变化规律还原形变信息。通常的散斑干涉系统可以测量整个视场内的相对形变，但是由于单色光干涉相位存在2π的模糊范围，传统方法无法得到像面上每个位置发生形变的绝对量。

为了扩大非模糊范围，现有采用多波长干涉术构建较大的合成波长，一定程度上改善了相位模糊的问题，但是这类系统结构十分繁杂，需要波长复用技术和精确的波长校准才能达到较为理想的效果。短相干光虽然可以通过扫描干涉的形式提供较大的非模糊范围，但是这类光源通常为扩展光源，空间相干性较差，可用视场较小。此外，也可以通过时间上连续记录散斑干涉条纹来记录形变量，但是受到相机帧率的限制，这种方法一般只能测量比较缓慢的形变。

因此，研制大尺度、高精度的动态散斑干涉测量系统将是计量测试领域的一项重要推进工作，特别是对于力学、温度测试等需要定量分析等需求，将对行业发展有着重要的推动意义。

发明内容

为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种能够实现对粗糙表面形变定量测量的双光梳散斑干涉测量系统及测量方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种双光梳散斑干涉测量系统，该系统包括：

第一光梳，作为照明光源，经准直成平行光发射到第一分束镜，经所述第一分束镜出射的部分光用于照射待测样品的粗糙表面，经所述第一分束镜出射的另一部分光通过衰减器照射反射镜，经待测样品和反射镜返回的光进入所述第一分束镜合束后发射到第二分束镜；

第二光梳，作为采样光源，经准直成平行光发射到所述第二分束镜；

相机，所述第二分束镜出射的光经成像透镜成像至相机感光面；

信号测量装置，被配置为对所述相机采集图像的各个像素进行逐点解耦，获得待测样品粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒形貌。

上述的双光梳散斑干涉测量系统，进一步地，所述反射镜能够沿着光轴方向调整位置，使得所述反射镜与待测样品回光在所述第一分束镜处不产生时域重叠。

上述的双光梳散斑干涉测量系统，进一步地，当所述第一分束镜到反射镜面的距离D_R和第一分束镜到待测物品粗糙表面的距离D_M之差ΔD满足6τc<ΔD<c/f_r1/2-6τc，可保证两脉冲无时域重叠，其中，c为真空下光速，f_r1为第一光梳的重复频率，τ为第一光梳的时域脉冲宽度。

上述的双光梳散斑干涉测量系统，进一步地，所述衰减器的衰减率可调，被配置为对光强进行调节；系统初始化时，仅运行所述第一光梳，将所述衰减器衰减率调至最大，通过所述相机记录待测样品表面返回的光强；接下来逐渐减小衰减器的衰减率，当所述相机记录的光强为之前的2倍时，停止调节，完成光强平衡。

上述的双光梳散斑干涉测量系统，进一步地，所述成像透镜像面上散斑颗粒的平均尺寸D_s和相机感光元件上单个像素的长度尺寸D_p相当，即：

D_s＝1.22λ_cS_I/D_L≈D_p

其中，λ_c为光梳的中心波长，S_I为成像透镜的像距，D_L为成像透镜的孔径大小。

上述的双光梳散斑干涉测量系统，进一步地，所述相机的采样速率f_s应小于本振光重复频率f_r2，且相机采样速率f_s是双光梳重复频率差Δf_r的整数倍，其中，f_r2为第二光梳的重复频率。

上述的双光梳散斑干涉测量系统，进一步地，第一光梳和第二光梳的频域带宽应满足Δυ<f_r2f_s/(2Δf_r)，其中，Δυ为光谱频域带宽，f_r2为第二光梳的重复频率，f_s为相机采样速率，Δf_r为双光梳重复频率差。

第二方面，本发明还提供一种双光梳散斑干涉测量方法，包括：

采用本发明第一方面所述的双光梳散斑干涉测量系统对待测样品的粗糙表面照明，并成像在相机感光面以获得其像面散斑；

对图片的一个像素进行独立解析，求得一个像素上散斑颗粒相对参考面的距离信息；

对所有像素进行逐点解耦，获得待测样品粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒形貌图；

当待测样品粗糙表面发生形变，分别记录形变前后的散斑颗粒三维形貌图，对两次形貌相减即可得到各点形变量的大小，实现绝对形变测量。

上述的双光梳散斑干涉测量方法，进一步地，对一个像素进行独立解析，求得一个像素上散斑颗粒相对参考面的距离信息的过程包括：

对于任一像素，其接收的光场U表示为：

式中，m为点光源个数，i为虚数单位，ω表示光源的角频率，k为光源的波数，u表示光场振幅，z表示从光源到像面的光程，u_m′表示待测样品表面第m个点光源在该像素上的光场，z_m′表示第m个点光源到该像素的光程；

使用第一光梳照明待测样品粗糙表面时，某像素接收的光场可等效为：

式中，n₁为第一光梳的纵模序数，D_M为第一分束镜到粗糙面上散斑颗粒源的等效距离，c为真空下光速，f_r1为第一光梳的重复频率，f_o1为第一光梳偏移频率；

经反射镜反射的光场在相机感光元件上各个像素接收的光场几乎相同，表示为：

式中，D_R为第一分束镜到反射镜面的距离；

第二光梳照明在像素上的光场为：

式中，n₂为第二光梳的纵模序数，f_r2为第一光梳的重复频率，f_o2为第一光梳偏移频率，t_L0为从第二光梳的等纵模相位面到相机感光元件的激光飞行时间。

该散斑颗粒到参考面的相对距离ΔD为：

式中，

为散斑信号在傅里叶频谱上的相位分布，

为参考信号在傅里叶频谱上的相位分布，f为傅里叶频率，

为散斑信号在频谱上第p根梳齿的相位，

为参考信号在频谱上第p根梳齿的相位，函数Round[x,y]表示对x除以y的结果四舍五入取整。

本发明将双光梳技术应用于散斑干涉计量，相比传统干涉测量术，其优点在于：

1、本发明提供的测量粗糙样品形貌和形变的双光梳散斑干涉测量系统，在精度相当的前提下，可以实现对粗糙表面形变的定量测量；

2、本发明的双光梳散斑干涉测量系统无需在光路中设置机械扫描结构，测量系统紧凑稳定；

3、本发明可以通过参考外部频率基准，实现测量基准的现场溯源；

综上，本发明可以广泛应用于计量测试中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例1的双光梳散斑干涉测量系统结构示意图；

图2为本发明实施例1的双光梳散斑干涉测量系统采样原理示意图；

图3为本发明实施例2的双光梳散斑干涉测量系统逐点距离信息解耦示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。

光学频率梳(光梳)是一种宽光谱光源，其光谱可以视为由一系列等频率间隔的单纵模激光谱线组成，在时域上表现为重复频率稳定的脉冲激光。因此，光梳具有和低相干光相当的时间相干性，和与单色光相当的空间相干性，应用于形貌测量时可以同时获得与单色光干涉相当的测量精度、与短相干光相当的测量范围以及与激光光源相当的大视场的优势。双光梳技术，是一种无需机械扫描装置的光梳动态测量技术，在日益增长的高速测量需求下表现出越来越广泛的应用潜力。

实施例1

当一个粗糙样品被相干光照射时，其表面随机分布的一个个微小颗粒作为散射源，发出的散射光在空间相干形成散斑颗粒。如图1所示，本实施例提供的测量粗糙样品形貌和形变的双光梳散斑干涉测量系统，包括第一光梳1、第二光梳2、第一准直器3、第二准直器4、第一分束镜5、第二分束镜6、衰减器7、反射镜8、成像透镜9、相机10和信号测量装置。

第一光梳1作为照明光源，经第一准直器3准直成具有一定尺寸的平行光发射到第一分束镜5，经第一分束镜5出射的透射光照明在待测样品的粗糙表面上，经第一分束镜5出射的反射光经一衰减器7照射在反射镜8上。被待测样品和反射镜8反射的返回光再次进入第一分束镜5合束，合束后进入第二分束镜6，其中，粗糙表面通常是指非镜面，定量限定为：10目<目数<10000目、平均表面粗糙度R_a>0.5μm的表面，目数表示粗糙颗粒在物体表面的大小，指每英寸长度上所具有的颗粒数；平均表面粗糙度表示粗糙颗粒的深度，指物体表面与标准平面的偏差均值。

第二光梳2作为采样光源，经第二准直器4准直成与照明光源同尺寸的平行光，进入第二分束镜6，与经第一分束镜5出射的光合光后经成像透镜9成像至相机10的感光元件的感光面上。

信号测量装置，被配置为对相机10采集图像的各个像素进行逐点解耦，获得待测样品的粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒形貌。

上述实施例中，第一准直器3和第二准直器4的参数设置相同。

上述各实施例中，第一分束镜5与第二分束镜6均采用分束比为50:50且对偏振不敏感的分束器件。

上述各实施例中，衰减器7的衰减率可调，用于对光强进行调节。在系统初始化时，仅运行第一光梳1，将衰减器7衰减率调至最大，通过相机9记录待测样品表面返回的光强；接下来逐渐减小衰减器7的衰减率，当相机9记录的光强为之前的2倍时，停止调节，完成光强平衡。

上述各实施例中，反射镜8可沿光轴方向调整位置，使得反射镜8与待测样品回光在第一分束镜5处不产生时域重叠。不产生时域重叠需要参考臂和测量臂不等臂，或者臂长差不是脉冲间隔一半的整数倍，记两个光梳光源的时域脉冲宽度均为τ(半高宽)，如图1所示，当第一分束镜5到反射镜面的距离D_R和第一分束镜5到待测物品粗糙表面的距离D_M之差ΔD满足6τc<ΔD<c/f_r1/2-6τc，可保证两脉冲无时域重叠。

上述各实施例中，待测样品的粗糙表面被成像透镜成像至相机感光面，该成像透镜9可以是一个镜组；成像透镜9像面上散斑颗粒的平均尺寸D_s应和相机感光元件上单个像素的长度尺寸D_p相当，即：

D_s＝1.22λ_cS_I/D_L≈D_p

其中，λ_c为光梳的中心波长，S_I为成像透镜的像距，D_L为成像透镜的孔径大小。

上述各实施例中，相机10的采样速率f_s即帧率，应小于本振光重复频率f_r2，且相机采样速率f_s是双光梳重复频率差Δf_r的整数倍。

上述各实施例中，双光梳的光谱范围基本一致，同时为避免频谱混叠，光谱带宽应满足Δυ<f_r2f_s/(2Δf_r)，其中，Δυ为光谱频域带宽，f_r2为光梳2的重复频率，f_s为相机采样速率，Δf_r为双光梳重复频率差。

本实施例的双光梳散斑干涉测量系统的测量原理为：

如图2(a)所示，记第一光梳1(黑色纵模梳齿)和第二光梳2(灰色纵模梳齿)的重复频率分别为f_r1、f_r2，载波包络偏移频率分别为f_o1、f_o2，各纵模频率可以表示为n₁f_r1+f_o1或n₂f_r2+f_o2，其中，n₁、n₂分别代表第一光梳和第二光梳的纵模序数。双光梳相遇并发生干涉时，各个纵模之间均会发生外差干涉并产生射频域拍频信号，如图2(b)所示。其中，双光梳重复频率差Δf_r＝f_r2-f_r1。由于系统使用第二光梳2对第一光梳1进行采样，采样率即为第二光梳重复频率f_r2，故光采样后信号在射频域的最大频率为f_r2/2。在满足光谱带宽Δυ<f_r2 ²/(2Δf_r)的条件下，干涉信号的射频域梳齿与信号光的光谱纵模呈一一对应关系。由于相机10的电采样率f_s小于第二光梳的光采样率f_r2，使用相机采集双光梳信号后，射频域的双光梳梳齿频率将映射到最大频率为f_s/2的低频域，如图2(c)所示。为避免频谱混叠，需限制光采样后的信号频带范围在f_s/2内，对应光谱带宽Δυ应进一步限制在Δυ<f_r2f_s/(2Δf_r)。再通过微调双光梳的载波包络偏移频率差Δf_o＝f_o2–f_o1，使信号光梳的中心频率映射在相机采样信号的低频域中心，即可实现低频域梳齿与光频域纵模的一一对应。

实施例2

本实施例提供一种双光梳散斑干涉测量方法，具体包括：

S1、使用上述双光梳散斑干涉测量系统对对待测样品的粗糙表面照明，并成像在相机感光面以获得其像面散斑。其中，待测样品粗糙表面成像，微小的表面颗粒所成的像因衍射效应变成一个个艾里斑。经统计，艾里斑的尺寸和像面干涉图样上散斑颗粒的平均尺寸相当，记为散斑颗粒大小D_s：

D_s＝1.22λ_cS_I/D_L

其中，λ_c为光梳的中心波长，S_I为成像透镜的像距，D_L为成像透镜的孔径大小。散斑颗粒大小也可认为是散斑干涉系统的空间分辨率上限；

S2、对散斑场进行信息解耦时，采用逐点分析法即对每个像素的信息进行独立解析，求得一个像素上散斑颗粒相对参考面的距离信息，具体过程为：

对于在像面的相机感光元件，若像素尺寸与散斑颗粒大小相等，其每个像素所接收的光波可以分解为许多来自对应物面内m个不同位置光源的光场的振幅叠加。

对于任一像素，其接收的光场U可表示为：

式中，上标“′”表示上述分解过程中的点光源，u_m′exp(iωt-ikz_m′)表示待测样品表面第m个点光源在该像素上的光场，i为虚数单位，ω表示光源的角频率，k为光源的波数，u表示光场振幅，z表示从光源到像面的光程，u_m′表示待测样品表面第m个点光源在该像素上的光场，z_m′表示第m个点光源到该像素的光程。

像面上每个散斑颗粒可以等效为来自一个点光源的光场。光频梳可以视作n个等频率间隔的单纵模激光合成的光源，如图1所示，使用第一光梳1照明粗糙表面时，某像素接收的光场可等效为：

式中，D_M为第一分束镜到粗糙面上散斑颗粒源的等效距离，c为真空下光速。

该测量系统中，第一光梳1同时对一反射镜8照明，该面作为参考面，其反射光亦被相机10接收。由于反射镜8为一平面，因此在相机感光元件上各个像素接收的光场几乎相同，且可表示为：

式中，D_R为第一分束镜到反射镜面的距离。

第二光梳2作为采样光，直接照明在相机感光元件上。记第二光梳2照明在像素上的光场为：

式中，t_L0为从第二光梳2的等纵模相位面到相机感光元件的激光飞行时间。

则干涉后经降采样的光场强度可分别表示为

其中，I表示光强，p表示频域梳齿序数，

为散斑信号在频谱上第p根梳齿的相位，

为参考信号在频谱上第p根梳齿的相位，且在前文要求的光谱带宽Δυ<f_r2f_s/(2Δf_r)的条件下，p与n₁、n₂之间具有唯一的映射关系。

在该测量系统中，D_M与D_R之间具有一定距离差，使得采样后两组光梳的时域脉冲之间存在一定的间隔，如图3(a)所示，从而可以在时域将两组光梳信号分离。

对分离后的两组时域脉冲分别做傅里叶变换，可直接获得对应的光梳降采样频谱，从光谱到幅频谱、相频谱的映射情况如图3(b)～(d)所示。

解耦单像素的位置信息时，首先观察幅频谱，确认幅度较高的梳齿在频域的位置；继而进入相频谱定位这些位置的相位值。由于频域上相邻梳齿间对应的光频差恒定，对应的相位差也为一定值。对上式求导：

式中，符号

表示偏导数，该散斑颗粒到参考面的相对距离ΔD为

式中，D_M为第一分束镜到粗糙面上散斑颗粒源的等效距离，D_R为第一分束镜到反射镜面的距离，c为真空下光速，f_r1为光梳1的重复频率，

为散斑信号在傅里叶频谱上的相位分布，

为参考信号在傅里叶频谱上的相位分布，f为傅里叶频率。

在上式中，相对光程与相频导数之间的映射系数c/(4πf_r1)较大，导致测量原理的不确定度比传统干涉方法差1～2个数量级。当仅考虑频率为n₁f_r1+f_o1的单频激光干涉时，该散斑颗粒到参考面的相对距离ΔD亦可表示为

式中，D_M为第一分束镜到粗糙面上散斑颗粒源的等效距离，D_R为第一分束镜到反射镜面的距离，c为真空下光速，n₁为所使用的谱线序数，f_r1为第一光梳1的重复频率，f_o1为第一光梳1的偏移频率，

为散斑信号在频谱上第p根梳齿的相位，

为参考信号在频谱上第p根梳齿的相位。

其中，N为整数，

该原理公式的不确定度可达纳米量级，但其相位的周期数N是模糊的。

因此将以上两式结合，可以得到高精度、非模糊的测量结果：

式中，函数Round[x,y]表示对x除以y的结果四舍五入取整，上式所需的相位信息均可从图3(d)相频关系中获得。

根据以上原理，可以求得一个像素上散斑颗粒相对参考面的距离信息。

S3、对各个像素进行逐点解耦，便可获得待测样品粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒三维形貌图。

S4、在待测样品表面发生形变前后，分别记录一次散斑颗粒三维形貌图，对两次形貌相减即可直接得到各点形变量的大小，实现绝对形变测量。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，该系统包括：

第一光梳，作为照明光源，经准直成平行光发射到第一分束镜，经所述第一分束镜出射的部分光用于照射待测样品的粗糙表面，经所述第一分束镜出射的另一部分光通过衰减器照射反射镜，经待测样品和反射镜返回的光进入所述第一分束镜合束后发射到第二分束镜；

第二光梳，作为采样光源，经准直成平行光发射到所述第二分束镜；

相机，所述第二分束镜出射的光经成像透镜成像至相机感光面；

信号测量装置，被配置为对所述相机采集图像的各个像素进行逐点解耦，获得待测样品粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒形貌。

2.根据权利要求1所述的双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，所述反射镜能够沿着光轴方向调整位置，使得所述反射镜与待测样品回光在所述第一分束镜处不产生时域重叠。

3.根据权利要求2所述的双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，当所述第一分束镜到反射镜面的距离D_R和第一分束镜到待测物品粗糙表面的距离D_M之差ΔD满足6τc<ΔD<c/f_r1/2-6τc，可保证两脉冲无时域重叠，其中，c为真空下光速，f_r1为第一光梳的重复频率，τ为第一光梳的时域脉冲宽度。

4.根据权利要求1所述的双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，所述衰减器的衰减率可调，被配置为对光强进行调节；系统初始化时，仅运行所述第一光梳，将所述衰减器衰减率调至最大，通过所述相机记录待测样品表面返回的光强；接下来逐渐减小衰减器的衰减率，当所述相机记录的光强为之前的2倍时，停止调节，完成光强平衡。

5.根据权利要求1所述的双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，所述成像透镜像面上散斑颗粒的平均尺寸D_s和相机感光元件上单个像素的长度尺寸D_p相当，即：

D_s＝1.22λ_cS_I/D_L≈D_p

其中，λ_c为光梳的中心波长，S_I为成像透镜的像距，D_L为成像透镜的孔径大小。

6.根据权利要求1～5任一项所述的双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，所述相机的采样速率f_s应小于本振光重复频率f_r2，且相机采样速率f_s是双光梳重复频率差Δf_r的整数倍，其中，f_r2为第二光梳的重复频率。

7.根据权利要求1～5任一项所述的双光梳散斑干涉测量系统，其特征在于，第一光梳和第二光梳的频域带宽应满足Δυ<f_r2 f_s/(2Δf_r)，其中，Δυ为光谱频域带宽，f_r2为第二光梳的重复频率，f_s为相机采样速率，Δf_r为双光梳重复频率差。

8.一种双光梳散斑干涉测量方法，其特征在于包括：

采用权利要求1～7任一项所述双光梳散斑干涉测量系统对待测样品的粗糙表面照明，并成像在相机感光面以获得其像面散斑；

对图片的一个像素进行独立解析，求得一个像素上散斑颗粒相对参考面的距离信息；

对所有像素进行逐点解耦，获得待测样品粗糙表面在相机视场下的散斑颗粒形貌图；

当待测样品粗糙表面发生形变，分别记录形变前后的散斑颗粒三维形貌图，对两次形貌相减即可得到各点形变量的大小，实现绝对形变测量。

9.根据权利要求8所述的双光梳散斑干涉测量方法，其特征在于，对一个像素进行独立解析，求得一个像素上散斑颗粒相对参考面的距离信息的过程包括：

对于任一像素，其接收的光场U表示为：

式中，m为点光源个数，i为虚数单位，ω表示光源的角频率，k为光源的波数，u表示光场振幅，z表示从光源到像面的光程，u_m′表示待测样品表面第m个点光源在该像素上的光场，z_m′表示第m个点光源到该像素的光程；

使用第一光梳照明待测样品粗糙表面时，某像素接收的光场可等效为：

式中，n₁为第一光梳的纵模序数，D_M为第一分束镜到粗糙面上散斑颗粒源的等效距离，c为真空下光速，f_r1为第一光梳的重复频率，f_o1为第一光梳偏移频率；

经反射镜反射的光场在相机感光元件上各个像素接收的光场几乎相同，表示为：

式中，D_R为第一分束镜到反射镜面的距离；

第二光梳照明在像素上的光场为：

式中，n₂为第二光梳的纵模序数，f_r2为第一光梳的重复频率，f_o2为第一光梳偏移频率，t_L0为从第二光梳的等纵模相位面到相机感光元件的激光飞行时间；

该散斑颗粒到参考面的相对距离ΔD为：

式中，

为散斑信号在傅里叶频谱上的相位分布，

为参考信号在傅里叶频谱上的相位分布，f为傅里叶频率，

为散斑信号在频谱上第p根梳齿的相位，

为参考信号在频谱上第p根梳齿的相位，函数Round[x,y]表示对x除以y的结果四舍五入取整。

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