數(shù)字全息粒子場測量技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字全息是現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)的光學(xué)全息技術(shù)相結(jié)合的一種新興技術(shù),它利用光電探測器件來記錄全息圖,在計算機(jī)中進(jìn)行全息圖的重建。相對于其它測量技術(shù),數(shù)字全息技術(shù)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(shù)字全息用于粒子場測量展開,主要進(jìn)行了以下幾點工作：⑴概述了全息技術(shù)的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀、技術(shù)特點及其相關(guān)應(yīng)用。⑵研究了粒子場數(shù)字全息術(shù)的基本原理以及粒子場全息術(shù)的數(shù)學(xué)模型。在

2、粒子場全息術(shù)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(shù)字全息中常用的三種再現(xiàn)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(xiàn)算法各自的適用范圍,并通過理論和實驗研究得到結(jié)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(shù)法、頻域評價函數(shù)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(shù)的自動聚焦算法,實驗證明這種方法有著良好的準(zhǔn)確性,并且效率要遠(yuǎn)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(jìn)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(jìn)行系統(tǒng)分辨率的分析,證明同軸數(shù)字全息的方式分辨率