同軸全息術測量粒子場的計算機模擬及實驗研究.pdf

1、粒子場的測試和診斷在許多工程技術及科研領域有著重要的意義.在眾多的測試方法中,激光同軸全息攝影法以其不干擾流場,測量粒子尺寸范圍大、拍攝景深大、可再現(xiàn)三維粒子場信息、分辨率高以及光路布置簡單等優(yōu)點得到了廣泛的應用.數(shù)字全息術用CCD記錄全息圖,以數(shù)值的方法再現(xiàn)全息圖,它綜合了光學全息原理、計算機技術、電子技術以及圖像處理技術,是一種新穎的全息成像技術,具有處理簡便、對實驗環(huán)境要求較低、可實現(xiàn)準實時處理等優(yōu)點.該文綜合同軸全息術和數(shù)字全息

2、術的特點,進行了同軸全息術測量粒子場的計算機模擬和同軸數(shù)字全息實驗的研究.主要工作內容有:(1)分析推導了平面物菲涅耳衍射的兩種常用數(shù)值實現(xiàn)算法,即直接傅里葉變換法和卷積法,結論表明后者更符合實際工作的要求.通過對圖像采樣的分析,結合采樣定理,給出了當圖像像素總數(shù)、像元尺寸、記錄波長都確定時,對衍射距離的限制條件.(2)對同軸粒子全息圖的記錄和再現(xiàn)過程進行了數(shù)值模擬,提出了根據(jù)灰度梯度曲線判斷粒子成像平面的方法,同時提出了一種可有效消除

3、全息圖邊框衍射條紋的改進算法.(3)在對多個粒子的模擬記錄和再現(xiàn)過程中,通過改變粒子的密度,發(fā)現(xiàn)粒子密度較小時,記錄和再現(xiàn)效果都很好,而當粒子密度增大一定程度時,粒子再現(xiàn)像的清晰度會下降.文中分析了其產生原因.(4)用多層粒子模擬了三維粒子場,然后用改進的算法進行模擬記錄和分層數(shù)值再現(xiàn),得到了較好的效果.發(fā)現(xiàn)用發(fā)散球面波再現(xiàn)時,可得到放大的再現(xiàn)像,有利于對粒子進行分辨.并且通過改變點光源的坐標,可得到粒子場不同部分的再現(xiàn)像.(5)從實驗