步进偏差补偿相移算法研究

来源：计量学报杂志2026年第3期北京时间：

作者：常旭, 王金涛, 罗志勇, 刘翔, 佟林, 赵思韬

摘要：干涉法单晶硅球直径测量系统由于控制准确度限制导致相移过程中存在步进偏差，直接采用现有五步、七步等相移算法将导致难以忽略的误差从而影响直径测量结果。为了提高直径测量结果的准确度和可靠性，提出了步进偏差补偿相移算法。根据单晶硅球直径测量原理，对比分析了五步和七步相移算法所导致的误差，明确了后者由于多光束近似所导致的误差更小，更符合实际干涉测量系统光路。基于七步相移算法构建了步进偏差补偿相移算法，在存在步进偏差的情况下，该算法将误差的最大绝对值和标准差降低至0.32 nm和0.09 nm。搭建了实际测量系统并完成了单晶硅球直径测量，直径测量结果与标称值差异仅为0.57 nm，验证了步进偏差补偿相移算法的有效性。

关键词：力学计量,单晶硅球,硅球直径,相移算法,步进偏差补偿,光学干涉法

基金资助：国家重点研发计划(2023YFF0615504)