數字全息粒子場測量技術研究.pdf

1、數字全息是現代數字技術與傳統(tǒng)的光學全息技術相結合的一種新興技術,它利用光電探測器件來記錄全息圖,在計算機中進行全息圖的重建。相對于其它測量技術,數字全息技術有著獨特的優(yōu)勢。這種方式記錄光路簡單,并且可以快速的測量出粒子的三維分布、尺寸以及流速。
　　本文圍繞數字全息用于粒子場測量展開,主要進行了以下幾點工作：⑴概述了全息技術的發(fā)展歷史、研究現狀、技術特點及其相關應用。⑵研究了粒子場數字全息術的基本原理以及粒子場全息術的數學模型。在

2、粒子場全息術中通常采用同軸全息的光路來記錄,這種記錄方式簡單,而且在粒子場測量中,由于通常情況下粒子場測量中的粒子較小,這使得共軛像的影響可以忽略。最后分別研究了使用球面波和平面波記錄的情況,并指出了球面波記錄的缺點。⑶研究了目前數字全息中常用的三種再現算法,即:快速傅里葉變換法、卷積法以及角譜法。提出了三種再現算法各自的適用范圍,并通過理論和實驗研究得到結論:快速傅里葉變換法不滿足采樣定理,卷積法在大于一定邊界距離時適用,角譜法在任意

3、距離均可以良好的計算衍射。⑷研究了目前常用的幾種自動聚焦算法,分別為灰度值梯度法、圖像信息熵函數法、頻域評價函數法以及小波變換法,但是這些方法效率非常低下,本文中研究了一種基于頻譜傳遞函數的自動聚焦算法,實驗證明這種方法有著良好的準確性,并且效率要遠大于前幾種方法。⑸研究了整體的實驗過程。以浮游生物作為樣本,進行粒子場檢測,重建三維粒子場的同時重建了清晰的浮游生物圖像,然后利用分辨率板來進行系統(tǒng)分辨率的分析,證明同軸數字全息的方式分辨率