高速同轴数字全息系统研究及粒子好场检测

发布时间：2020-10-16 21:47

　　 大气中含有大量的液体和固体颗粒,既有人为制造的,也有天然存在的。大气颗粒对天气、气候和生物的健康起着关键作用。因而,对大气颗粒的精确测量具有重要的意义。使用高速CCD或CMOS相机代替普通面阵相机,可以实现较短时间间隔内的动态大气颗粒全息图记录,避免运动拖影的产生。借助数字图像处理技术对全息图进行分析,可以实现对颗粒粒径、空间分布、运动轨迹、速度、球形度等参数的测量。数字全息技术在粒子测量方面展现了诸多优势,不仅装置结构简单稳定,并且可以三维成像、区分层叠粒子。本文就利用数字全息技术对大气颗粒的测量展开相关实验研究,主要工作内容如下:阐述数字全息技术的基本理论,通过对三种再现算法的实验验证,比较它们的优缺点。为了避免拍摄动态物体全息图时产生运动拖影,设计并搭建了高速同轴数字全息系统。对于全息图记录过程中引入的噪声,讨论如何去除全息图背景噪声以及如何抑制同轴全息零级衍射项。为了完成对粒子几何参数和运动参数的获取,结合实验装置,分析同轴数字全息测量方法,并通过对标准粒子的模拟实验完成了粒子粒径、空间位置、速度和球形度的测量。针对再现间隔的选取导致粒子在光轴方向的位置测量存在误差的问题,在原有装置的基础上,通过加入反射镜,实现全息图的双视角记录。粒子沿光轴的坐标将由反射镜的位置与反射镜像的位置所确定,使粒子沿光轴坐标的测量精度得到了提高。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X851;TP391.41
【部分图文】：

( ) ( ) ( ) 10 0 0, , ,F x yU x y F F U x y H f f = 为： ) ( ) ( 11 1 0 1 1 1 m x , n y F F U m x , n y F H m x ,n = ( )( )( ( ) ( 2 1 1 1 1exp, exp2jkz jkH m x n y m x m yj z z = 知，使用卷积法对全息图进行数值再现时，将使并且频谱宽度不会因为传递函数而发生变化，所图也完全相同。息图进行再现计算时，不同的再现距离 z 下，再此，在相同的记录距离下，将对 2.3 节中的三种

（c） （d）图 2.4 角谱法再现图Fig2.4Angular representation图 2.4（a）-（c）分别是再现距离为 4cm，4.25cm，4.5cm 与 4.75cm 时利用角谱法得到的再现图。当再现距离为 4.25cm 时，分辨率板具有最清晰的再现像，此时再现距离与记录距离相同。再现图大小和全息图大小也相同，并且角谱法没有严格限制，在任何范围都可以得到准确再现结果。

（a） （b）（c） （d）图 2.4 角谱法再现图Fig2.4Angular representation 2.4（a）-（c）分别是再现距离为 4cm，4.25cm，4.5cm 与 4.75cm 时得到的再现图。当再现距离为 4.25cm 时，分辨率板具有最清晰的再现时再现距离与记录距离相同。再现图大小和全息图大小也相同，并且严格限制，在任何范围都可以得到准确再现结果。
【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 徐青;曹娜;曹亮;雷岚;韩长材;;雾化场光学全息与数字全息联合测量[J];应用光学;2013年06期

2 范萌;陈良富;李莘莘;陶金花;苏林;邹铭敏;张莹;韩冬;;非球形气溶胶粒子短波红外散射特性研究[J];物理学报;2012年20期

3 胡翠英;钟金钢;高应俊;胡雅婷;;基于显微数字全息的生物薄膜折射率的测量[J];光电子.激光;2010年01期

4 李俊昌;;角谱衍射公式的快速傅里叶变换计算及在数字全息波面重建中的应用[J];光学学报;2009年05期

5 申功炘;张永刚;曹晓光;吴坚;;数字全息粒子图像测速技术(DHPIV)研究进展[J];力学进展;2007年04期

6 刘诚,李银柱,李良钰,戴亚平,朱健强;数字全息测量技术中消除零级衍射像的方法[J];中国激光;2001年11期

7 刘黎平,钱永甫;气溶胶粒子形状对其辐射特性影响的研究[J];南京大学学报(自然科学版);1996年02期

本文编号：2843819