棱镜和输出全反射镜正上方放置全反射镜M3，水平放置；分 光棱镜和输出全反射镜正下方放置成像屏，水平放置。输出全反射镜用于U场和V场测量 用，分光棱镜用于W场测量用，分光棱镜斜面处前后表面均镀上了半反半透膜，使得一半光 线透过，一半光线反射，分光镜斜面处上表面叫前表面，下表面叫后表面。
[0059] 全反射镜乂、112、1(1、1(2以及输出全反射镜组成￥场云纹测量镜组，全反射镜11/、 M/、K/、K/以及输出全反射镜组成U场云纹测量镜组，分光棱镜、全反射镜M3组成W 场云纹测量镜组；
[0060] 以上所述全反射镜M^M/、M2、M2' 、K2、K2'、113、14和^作为光路折 返元件，采用表面平整度为A/8的高能全反射镜，表面为电子枪硬模，具有优异的强度和 耐腐蚀性，可触摸及清洗，其中A为光源1的波长。
[0061] 试件平台5于分光棱镜和输出全反射镜后方放置，与非球面镜中心光轴垂直，将 光栅转移在被测材料表面，形成光栅试件，置于试件平台5上，光栅试件为500线/mm~ 1200线/mm光栅试件。
[0062] 相位及其控制系统6由相移器驱动电源及3个PZT相移器构成，相移器驱动电源 采用精密四通道相移驱动器（灵敏度〇.〇5V/st印）配合PZT相移器实现精密相移；3个PZT 相移器分别放置在全反射镜M3、K2、K/上，用于对反射光进行相移。
[0063] 准直光的质量影响成像屏上干涉条纹的效果，当扩束器与非球面镜的焦点重合 时，可以获得高质量的准直光，但是不容易做到扩束器与非球面镜的焦点重合。为了让扩束 器与非球面镜的焦点重合，获得高质量准直光，引入准直光校验器7,用于对准直光进行校 验。
[0064] 当对准直光进行准直校验时，将准直光校验器7放置于输出全反射镜和试件平台 5之间；准直光校验器7的由平面楔镜附加升降及转动调节功能形成，其核心是平面楔镜； 平面楔镜前后表面平面度具有非常高的精度，一般要达到A/1〇以上；玻璃的一面为标准 平面，而另一面相对于该标准平面有一微小的斜度，该斜度约为2"（约5. 55^4度），形成玻 璃楔，如图5所示。
[0065] 准直光校验器7和扩束光成45°方向布置，其前后表面的反射光相干涉。结果可 以在三维云纹仪本体4的成像屏上看到清晰的干涉条纹。如图6所示，当扩束镜的焦点和 非球面镜的焦点完全重合时，会出现水平的干涉条纹，如图6中A所示；当扩束镜的焦点和 非球面准直镜的焦点不重合时会出现图5中B或C所示的干涉条纹；B显示的是扩束光经非 球面镜后形成收敛光，这时扩束镜的焦点位于非球面准直镜焦点以左，需将扩束镜向右移 动，调节到产生如A所显示的水平干涉条纹为止，也就达到了准直的效果；C显示的是扩束 光经非球面镜后形成发散光，这时扩束镜的焦点于非球面焦点以右，需将扩束镜向左移动， 调节到产生如A所显示的水平干涉条纹为止，也就达到了准直的效果。这种调节方法直观 而灵敏，操作非常方便。按照上述操作，移动扩束镜，得到水平干涉条纹，利用准直光校验器 7检查所获得准直光的质量，只有达到条纹稀疏、清晰、水平等指标才能获得高质量的准直 光。检验好准直光后，将准直校验器7移出光场。
[0066]图像采集及处理系统8由计算机、图像采集卡、C⑶及成像镜头构成，C⑶及成像镜 头从成像屏上获取干涉云纹进行图像采集，并传送计算机进行处理。
[0067] 本发明提供的一种三维云纹反射仪的材料表面测量方法，其工作原理如下：
[0068] UV面内测量和W离面测量形成三维云纹测量光路。将三维云纹测量光路分解成面 内测量UV场和离面测量W场，如图7所示。测量U、V、W场均需要采用多功能加载架，实现 拉压弯基本载荷。测量V场时将全反射镜M/、M/、K/、K/、M3遮蔽，并放置输出全 反射镜，测量U场时全反射镜乂、M2、KpK2、M3遮蔽，并放置全反射镜，测量W场时将全反射 镜^^、^/^/、{(/、{(/遮蔽赘并放置分光棱镜。
[0069] 将固体泵浦绿激光器1发出绿激光经过光路提升机构2提升，提升后的激光束通 过扩束器及滤波器3，镜扩束和过滤后的光路透过非球面镜变成准直光。
[0070] 一种三维云纹反射仪的材料表面测量方法，具体包括以下步骤：
[0071] 步骤1:准直光校验；
[0072] 利用准直光校验器7对准直光进行校验，观察成像屏上干涉条纹，当干涉条纹水 平时，认为扩束器的中心点和非球面镜的焦点完全重合，完成准直光的获取，当干涉条纹非 水平时，左右移动扩束器，使得干涉条纹水平，此时认为扩束器的中心点和非球面镜的焦点 完全重合，完成准直光的获取；检验好准直光后，将准直校验器7移出光场；
[0073] 步骤2 :将光栅试件放置在试件平台5上，采用多功能加载架，实现拉压弯基本载 荷时跟随试件变形。
[0074] 步骤3 :测量光栅试件的形变在U、V、W场形成的位移；
[0075] (1)UV面内位移测量
[0076] 遮蔽全反射镜M/、M/、K/、K/、M3，并放置输出全反射镜于全反射镜MpM2、 Ki、K2和试件平台5中间，其中心位于非球面镜的中心光轴上，进行V场位移测量；准直光到 达三维云纹仪本体4的全反射镜乂、M2被反射，反射后被分为2束光，这2束光再入射到K 全反射镜1、1(2上进行二次反射，形成对称的两束光，光束1和光束2,光束1和光束2在试 件表面上交叠产生干涉条纹，这个干涉条纹相当于虚栅，如图8所示。虚栅与试件栅交错形 成云纹，该云纹的像反射方向与试件表面的法线方向一致，反射像通过输出全反射镜最终 成像到三维云纹仪本体4的成像屏上，CCD及成像镜头获取干涉云纹进行图像采集，并传送 计算机进行处理，获得U场位移。
[0077] 遮蔽全反射镜…為、^^，并放置输出全反射镜于全反射镜M/、M/、K/、 IV和试件平台5中间，其中心位于非球面镜的中心光轴上，进行U场位移测量；准直光到 达三维云纹仪本体4的全反射镜M/、M2'被反射，反射后被分为2束光，这2束光再入射 到全反射镜V、K/上进行二次反射，然后再次反射回输出全反射镜，通过输出全反射镜 最终成像到成像屏上，CCD及成像镜头从成像屏上获取干涉云纹进行图像采集，并传送计算 机进行处理。
[0078] (2)W离面位移测量
[0079] 遮蔽全反射镜MpMyKpKyM/、M/、K/、K/，并放置分光棱镜于 K2、M/、M/、K/、K/和试件平台5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；准直光到达三维云纹仪本体4的分光棱镜，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5上光栅试件的表面，被反射到分 光棱镜的后表面，继续反射最终在三维云纹仪本体4的成像屏上成像。一半被分光棱镜前 表面反射的准直光向上反射到带有PZT的全反射镜M3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4的成像屏上，上述到达像屏上的两束光线干 涉形成干涉条纹，CCD及成像镜头从成像屏上获取干涉云纹进行图像采集，并传送计算机进 行处理。
[0080] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种三维云纹干涉仪，包括：光源（1)、光路提升机构（2)、扩束器、三维云纹仪本体 (4)、试件平台（5)、相位及其控制系统（6)、图像采集及处理系统（8); 其特征在于，三维云纹仪本体（4)包括非球面镜、全反射镜MpM/、M2、