魏文卿,张媛媛,徐 涛,阮晓莉,刘 红

(1.中国科学院 光电技术研究所，成都 610209；2.中国科学院大学 光电学院，北京 100049)

超低膨胀玻璃因具有零膨胀特性，成为许多大型光学系统反射镜的主选基体材料[1-2]。玻璃制备过程中，内部TiO2含量分布的均匀性会影响其热膨胀系数(CTE)的均匀性，最终影响超低膨胀玻璃反射镜的热稳定性和光学系统的成像质量[3]，因此，迫切需要对超低膨胀玻璃CTE的均匀性进行等级评估。常用的测量超低膨胀玻璃CTE的方法有顶杆膨胀仪法[4]、干涉法[5-6]和光弹性分析法[7-8]，但它们均属于破坏性测量方法且测量过程费时、成本较高，不适合用于大型光学系统反射镜面板材料CTE均匀性的检测。为解决大型光学系统反射镜面板材料CTE均匀性的检测难题，HAGY等[9-10]，VANBROCKLIN等[11]提出了一种通过测量超低膨胀玻璃的纵波声速来间接测量CTE均匀性的方法，该测量方法简单、快速、无损，需要解决的关键问题是高精度渡越时间(TOF)的快速估计。

目前，TOF的估计方法主要有阈值法[12-13]、过零点法[14]、峰值法[15-16]和相关法[17-19]，其中，阈值法将回波幅值第一次超过设定阈值的时间作为TOF[20]；过零点法与阈值法类似，只是将其设定的阈值用时间轴代替；峰值法将相邻回波幅值达到最大值时的时间差作为TOF[15]，通常需要根据具体波形选择正向(或负向)峰值进行测量，该方法已被广泛运用到高频超声显微镜的声时测厚模块中[21]。以上3种方法都是根据信号的局部特征进行物理量测量的，测量结果严重依赖于局部信号特征，易受人为因素(如主观确定阈值)或噪声的影响。……