Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件的开发与研究

发布时间：2017-07-20 05:12

  本文关键词：Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件的开发与研究

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【摘要】：铝丝电爆制备纳米粉的过程会伴随等离子体的产生,等离子体的产生过程是影响纳米粉质量的重要因素。利用Mach-Zehnder激光干涉法,通过相机获取瞬态干涉条纹的分布,由此可以测量出爆炸过程中等离子体的浓度。电爆炸产生等离子体的时间只有几微秒,激光的脉宽为纳秒量级,相机快门时间为毫秒量级,为了同步激光发射,金属丝爆炸,相机拍照,我们研制了同步控制系统。为了尽量减少爆炸过程中背景光在相机中的积累,得到对比度高的干涉条纹,设计了相机反相工作机制。进行图像处理时,采用激光透过率测定等离子体浓度。为了计算机自动识别同一组次的背景光条纹和爆炸条纹,并快速获得图像信息,我们采用了一套统一的图像命名规则,此图像命名规则贯穿整个系统控制软件。为了保证软件各个模块稳定工作以及整个系统软件稳定工作,我们对Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件进行了单元测试和集成测试。最终生成各个时间段等离子体浓度的三维分布图。本论文首先讨论了整个项目的基本概况,提出Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件的任务要求;然后论述了光学平台控制软件的基本架构和基本功能;接着讨论爆炸图像的拍摄,同步控制系统软件的搭建,相机反相工作的原理;然后论述了图像处理软件;最后对Mach-Zehnder干涉仪软件系统进行测试,生成等离子体浓度分析报告。Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件包括光学系统控制软件,同步控制系统软件,图像处理软件。光学系统控制软件主要使用C#语言快速搭建;同步控制系统软件主要以相机反相工作原理为核心,确保精准抓拍到高质量图像;图像处理软件使用MATLAB GUI搭建界面,使用MATLAB编写图像处理算法代码。
【关键词】：Mach-Zehnder干涉仪 等离子体浓度 控制软件 精准测量
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.3;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 Mach-Zehnder激光干涉法项目背景15-16
• 1.2 等离子体的研究16-18
• 1.2.1 等离子体的产生16
• 1.2.2 等离子体特性及其参数16-17
• 1.2.3 等离子体的折射率17
• 1.2.4 干涉条纹与折射率的关系17-18
• 1.3 测量电爆过程中等离子体浓度发展状况18
• 1.4 Mach-Zehnder激光干涉仪概要18-20
• 1.5 Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件20-21
• 1.6 本文主要工作21-23
• 第二章 光学系统控制软件的开发与研究23-43
• 2.1 PHC系列USB2.0 CMOS工业相机的特点和参数23-25
• 2.1.1 PHC系列USB2.0 CMOS工业相机特色23-24
• 2.1.2 PHC系列USB2.0 CMOS工业相机参数表24-25
• 2.2 光学系统控制软件的开发语言及开发平台25-27
• 2.2.1 c#语言简介25-26
• 2.2.2 Visual Studio 200526-27
• 2.3 光学系统控制软件的特点和功能27-35
• 2.3.1 光学系统控制软件的特点27-28
• 2.3.2 光学系统控制软件系统基本操作28-35
• 2.4 光学系统控制软件软件的架构35-42
• 2.4.1 DVP_SDK简介36
• 2.4.2 相机工作流程图36-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第三章 同步控制系统软件的开发与研究43-51
• 3.1 同步控制的要点43-44
• 3.2 同步控制系统软件的核心44-48
• 3.2.1 外触发模式44-45
• 3.2.2 相机反相工作机制45-48
• 3.3 同步控制系统的主要界面48-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 图像处理软件的开发与研究51-67
• 4.1 图像处理算法的研究51-63
• 4.1.1 图像初步去噪与滤波处理51-53
• 4.1.2 条纹的细化处理53-55
• 4.1.3 爆炸区范围的定位计算55-58
• 4.1.4 等离子体浓度计算58-63
• 4.2 图像处理软件的开发框架及界面63-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第五章 软件测试及仪器测试效果分析67-85
• 5.1 软件测试的概要67-68
• 5.2 Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件测试68-84
• 5.2.1 单元测试68-72
• 5.2.2 集成测试72-74
• 5.2.3 仪器测试效果评估74-84
• 5.3 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 参考文献87-89
• 致谢89-91
• 作者简介91-92

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本文编号：566397