件平台中间，其中心位于非球面镜的中心光轴上，进行W场 位移测量；准直光到达分光棱镜，一半准直光透过分光棱镜，一半准直光被反射；透过分光 棱镜的一半准直光到达试件平台上光栅试件的表面，被反射到分光棱镜的后表面，继续反 射最终在成像屏上成像；一半被分光棱镜前表面反射的准直光向上反射到全反射镜％的表 面，再次被反射回分光棱镜，光线透过分光棱镜最终成像到三维云纹仪本体的成像屏上，上 述到达成像屏上的两束光线干涉形成干涉云纹，图像采集与处理系统从成像屏上采集干涉 条纹图像并进行处理。
[0028] 有益效果：
[0029] 可以看出，本发明提供的一种三维云纹干涉仪及其测量方法：
[0030] (1)本发明在现有技术能够测量试件的形变在U、V形成的位移的基础上，引入分 光棱镜以及带有PZT相移器的全反射镜，对试件形变在W场形成的位移进行测量，实现试件 三维变形的测量，从而提高测量范围。
[0031] (2)本发明米用光路提升机构，实现光路提升，可将光路提升150mm~400mm尚度。
[0032] (3)本发明采用采用过半球扩束器，可将经过提升的光路进行扩束，使得极小的光 带点扩散成发散的锥形光面。
[0033] (4)本发明采用针孔空间滤波器，可将扩束后的激光通过针孔空间滤波器使得扩 束后的光场更加均匀和干净。
[0034] (5)本发明针对每个需要调节角度的全反射镜设置角度调节装置，使得针对不同 的光栅试件根据其衍射角调节全反射镜与水平方向夹角的角度即可，方便实用。
[0035] (6)本发明采用准直校验器检查准直光的质量，通过调节扩束器获得高质量的准 直光，提高成像效果和测量精度。
【附图说明】
[0036] 图1为三维云纹干涉仪系统组成原理图。
[0037] 图2为U场V场全反射镜示意图。
[0038] 图3为全反射镜角度调节原理，（a)为主视图，（b)为俯视图。
[0039] 图4为入射角与全反射镜角度关系图。
[0040] 图5为准直光校验器组成图。
[0041] 图6为利用准直光校验镜检查准直光图。
[0042] 图7为三维云纹测量光路分解图。
[0043] 图8为对称光入射在试件表面形成的干涉条纹图。
[0044] 其中，1-光源，2-光路提升机构，3-扩束及滤波系统，4-三维云纹仪本体，5-试件 平台，6-相移及其控制系统，7-准直光校验器，8-图像采集及处理系统，9-全反射镜固定 框，10-带有刻度的转盘，11-蜗轮，12蜗杆。
【具体实施方式】
[0045] 本发明提供了一种三维云纹干涉仪的材料表面测量方法，其核心思想是：在现有 技术能够测量试件的形变在U、V形成的位移的基础上，引入分光棱镜以及带有PZT相移器 的全反射镜，对试件形变在W场形成的位移进行测量，实现试件三维变形的测量，从而提高 测量范围。
[0046] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0047] 如图1所示，本发明提供的一种三维云纹干涉仪，它包括：光源1、光路提升机构2、 扩束及滤波系统3、三维云纹仪本体4、试件平台5、相移及其控制系统6、准直光校验器7、图 像采集及处理系统8。
[0048] 光源1采用小型高功率固体泵浦绿激光器。
[0049] 光路提升机构2由万用型光束提升架和全反射镜仏和M5组成，全反射M4和M5镜 固定在万用型光束提升架的下端和上端，放置角度与水平方向成45度，光源1发出的激光 经过全反射镜M4反射至全反射镜M5，实现光路提升，光路可提升150mm~400mm高度。光 路提升机构2的使用，使得对光源1放置位置的要求降低，避免了光源1位置放置过高带来 的不便。
[0050] 扩束及滤波系统3包括扩束器和滤波器；扩束器采用过半球扩束器，其作用是将 经过提升的光路进行扩束，使得极小的光带点扩散成发散的锥形光面，又叫扩束光；扩束器 的中心点与三维云纹仪本体4的非球面镜的焦点重合。滤波器采用针孔空间滤波器，放置 在扩束器后面，需要根据不同视场选择不同尺寸的针孔（15ym~50ym)，其作用是将扩束 后的激光通过针孔空间滤波器使得扩束后的光场更加均匀和干净。
[0051] 三维云纹仪本体4由非球面镜、全反射镜M^M/、M2、M2'、、、!(/、K2、K2'、M3、 输出全反射镜、分光棱镜以及成像屏组成。
[0052] 非球面镜采用厚度薄、重量轻的非球面镜，根据不同试件还可调配不同视场直径 (①150mm~400mm)，并且充分利用光能，将前后表面进行镀增透膜处理。
[0053]扩束光经过非球面镜形成准直光，全反射镜MnM/、M2、M2'、、、!(/、K2、K/ 布置在非球面镜后面，全反射镜MpM/、M2、M；/放置方向与水平成45°角，全反射镜Kp K/、K2、K/角度可调节，全反射镜Mi、M2、M/、M/依次上下左右均匀布置第一圆周上， 全反射镜HyK/、K/依次上下左右均匀布置在第二圆周上，第一圆周的圆周直径大于 第二圆周的直径，第一圆周与第二圆周的圆心重合，且圆心过非球面镜的中心光轴，同时两 个圆周所在的平面与非球面镜的中心光轴垂直，如图2所示。准直光到达全反射镜乂1 2被 反射后形成两束光，并再次到全反射镜I、1(2上进行二次反射，形成两束对称光在光栅试件 表面干涉；准直光到达全反射镜M/、M2'被反射后形成两束光，并再次到全反射镜K/、 IV上进行二次反射，形成两束对称光在光栅试件表面干涉。
[0054] 如上所述，4个全反射镜KpK/、K2、K2'与水平方向的夹角根据光栅试件衍射角Y来确定，光栅试件不同，全反射镜、K2、K2'与水平方向的夹角不同。可将全反射 镜根据光栅试件衍射角确定其与水平方向的夹角并固定，更换光栅试件后再次固定角度。 本发明为了实现根据不同光栅试件调节全反射镜与水平方向角度，设计全反射镜角度调节 组件，使得全反射镜、K2、V其与水平方向的夹角可调节。调节原理为：
[0055] 若F为试件栅频，入射角为0 (0 =y)，虚栅的频率/ = 2^，为试件栅频F 的二倍，f= 2F。若试件栅频率不同，从500线/_~1200线/_，相应的入射角度0从 18° 27'~49° 26'，对应的全反射镜KpK^K/、K/的角度也不同，需要根据试件栅 频进行调节。如图3所示，针对每个需要角度调节的全反射镜，设置角度调节组件，包括：全 反射镜固定框9、带有刻度的转盘10、蜗轮11和蜗杆12 ;蜗轮11和蜗杆12组成垂直转动元 件，带有刻度的转盘10固定在蜗轮11上，全反射镜固定框9固定在带有刻度的转盘10上， 需要调节的全反射镜固定全反射镜固定框9上；蜗杆旋转一定的角度，带动蜗轮11旋转相 应的角度，从而全反射镜也随着转动，此时，在带有刻度的转盘10上可以读出转动的角度， 从而调节全反射镜与水平方向的夹角。
[0056] 如图4所示，设全反射镜KpKyK/、K/与水平方向的夹角〇,光栅衍射角为 丫，衍射光线与水平线的夹角为0，衍射光线到全反射镜UyK/、K/的半角为a。
[0057] 这样，可以证明a= 〇，从而获得〇 = (90° -丫）/2。根据上述公式，将反射镜 及其调节框架放置在360度旋转调节的旋转架上，即可实现全反射镜KpK2、V、K/的 角度调节。
[0058] 分光棱镜和输出全反射镜位于全反射镜MnM/、M2、M/、Ki、K/、K2、K/的后 面，其中心位于非球面镜的中心光轴上，但非同时使用，输出全反射镜、分光棱镜的斜面与 水平方向成45°角放置；分光