根据偏振光的琼斯矩阵理论,分析了一种基于二维光栅分光的同步移相干涉测量系统的工作原理。从干涉系统、分光系统以及移相系统三个部分详细研究了该系统的误差产生原因和作用机理,并针对各种误差源提出了相应的解决办法,为同步移相干涉测量系统中光学元件的选择、光路的调整及其误差的补偿提供了理论依据。结果表明,干涉部分的误差影响较小,可以通过光路的设计降低分光部分的误差;移相系统的误差最大,必须要对移相误差进行标定。

详细分析了一种基于二维正交光栅衍射的同步移相干涉测量系统的组成结构，包括干涉系统、空间分光部件、偏振移相部件以及图像采集与处理系统。选择了二维正交透射光栅的四个衍射级次的光束作为测试光，理论和实验都证明这种方案具有良好的分光效果；用偏振方向依次改变45°的四片偏振片构成偏振阵列作为移相器件，并根据空间一致性要求，分割得到依次具有90°移相的四幅独立于涉图，获得了较高的移相精度；在幅频积低于100Hzλ的振动环境中，系统测量重复性的峰谷值优于0．02λ，可以用于一般的在线检测和动态测量。