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ESPI with Spatial Phase Shifting

3D-ESPI-System mit räumlicher Phasenschiebetechnik

(Spatial Phase Shifting, SPS)

Die elektronische Specklemuster-Interferometrie (ESPI) ist in Kombination mit der Phasenschiebetechnik zu einer praxisgerechten interferometrischen Verformungsmessmethode geworden. Das weit verbreitete "Temporal Phase Shifting" (TPS) hat den Nachteil, dass die phasenverschobenen Interferogramme zeitlich nacheinander aufgezeichnet werden müssen. Wird während dieser Zeitspanne der Messaufbau thermisch oder mechanisch gestört oder verändert sich das Messobjekt, kann die berechnete Objektverformung erheblich vom tatsächlichen Wert abweichen.

Ein Weg, um die phasenverschobenen Interferogramme gleichzeitig aufzuzeichnen und damit zeitabhängige Störungen auszuschließen, ist der Einsatz des "Spatial Phase Shifting" (SPS). Hierzu ist eine Modifikation des gewöhnlichen Speckle-Interferometers erforderlich. Ein seitlicher Versatz der Referenzwelle gegenüber der Objektwelle in einer Richtung führt zu einer linearen relativen Phasenverschiebung der Wellenfronten am Ort des Sensors. In jeder Spalte des Sensors ist daher die Phase der Referenzwelle gegenüber der benachbarten Spalte um einen von der Verschiebung abhängigen Betrag verschoben. Aus der Bildinformation von mindestens je drei benachbarten Pixeln kann die Phasenlage der Objektwelle im mittleren Pixel berechnet werden.

SPS

Das Bild zeigt zwei Phasenverteilungen mit einem zeitlichen Abstand von 20 ms, die durch den Interlaced-Betrieb einer CCD-Kamera ineinandergeschachtelt erscheinen. Die Messung erfolgte an einem fluktuierenden Phasenobjekt mit räumlich phasenschiebendem Michelson-Interferometer. Für den Einsatz des TPS wären mindestens drei Aufnahmen im Abstand von je 20 ms erforderlich gewesen. Bei den vorhandenen Phasenfluktuationen wären deshalb mit dieser Technik keine brauchbaren Ergebnisse zu erzielen gewesen.

Weiteres siehe Publikationen.

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