基于SNV校正表面粗糙度影响的光谱共焦位移测量方法研究
摘要
为提高光谱共焦位移测量系统的适用性和测量精度，系统分析了样品表面粗糙度对位移测量的影响并提出了误差校正算法模型。首先，介绍了光谱共焦位移测量系统的工作原理，基于光散射理论，利用小斜率近似法推导了粗糙度影响下的样品表面光束的反射特性变化，建立了粗糙度对位移测量影响的关系模型。然后，对表面粗糙度引起的峰值波长曲线漂移导致的位移测量误差进行了理论研究和仿真分析，结果表明：表面粗糙度会导致位移测量的精度降低，粗糙度越大，造成的轴向位移偏差越大。为校正粗糙度的影响，提出采用标准正态变量变换法对光谱数据进行校正处理，建立粗糙度误差校正模型，并利用支持向量机算法提高模型的训练效果和分类性能，进一步减小粗糙度的影响。最后，搭建光谱共焦测量系统，对粗糙度分别为10 nm、15 nm、20 nm、25 nm、30 nm、35 nm的碳素钢样块进行测量，测得位移相对标准偏差由1.59%降低为0.12%，验证了校正方法的有效性。本文研究结果对提高系统测量精度及对不同样品的适用性有一定的指导意义。
引用本文（GB/T 7714）
李春艳 LI Chunyan, 付雯雯 FU Wenwen, 刘继红 LIU Jihong, 等. 基于SNV校正表面粗糙度影响的光谱共焦位移测量方法研究[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2025.
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