光谱共焦法厚度测量系统中抖动补偿算法研究

作者：李春艳; 李丹琳^*; 刘继红; 刘畅; 李可; 蒋杰伟

来源：红外与激光工程, 2023, 1-11.

• 抖动补偿
• 光谱共焦
• Savitzky-Golay滤波
• 峰值提取
• 厚度测量

为获得样品多点数据，光谱共焦位移传感系统在移动测量时会产生抖动效应，引起测量数据发生漂移，本文基于已实现的光谱共焦厚度测量系统，研究抖动的影响并探究抖动补偿算法。首先，基于光谱共焦厚度测量模型及抖动存在时探头相对于光轴发生一定倾斜，推导了抖动对厚度测量影响的关系模型，并采用蒙特卡洛法分析了4种样品在不同程度随机抖动下的厚度概率密度函数，将解析结果与蒙特卡洛仿真结果进行比较，验证了厚度概率密度函数表达式的正确性。结果表明，抖动效应导致测量性能下降，尤其在样品厚度较大时；而抖动标准差较大时，较薄的样品具有更好的抗抖动性能；为补偿抖动的影响，提出采用Savitzky-Golay滤波及高斯拟合实现滤波和光谱信号峰值波长的提取，并建立了抖动误差补偿算法；最后，对厚度为1.0±0.1mm的样品进行实验测量，测得平均厚度为1.0640mm，补偿后的相对标准偏差为0.29%，验证了抖动补偿算法的有效性。本文的研究内容对提高系统测量稳定性及测量精度有一定的指导意义。

• 单位
  西安邮电大学; 电子工程学院