基于激光干涉原理的顆粒場測量技術研究.pdf

1、許多工業(yè)及生產領域都存在著兩相流，例如引擎內的燃油噴霧，藥物噴劑，農藥噴霧等等。顆粒的粒徑和速度測量對研究兩相流結構及對生產優(yōu)化有非常重要的意義。舉例來說，在燃燒領域，得到精確的速度場、液態(tài)粒子氣化速率及液態(tài)粒子的粒徑等信息對于燃燒優(yōu)化及污染物控制都有重要意義。由于以上原因，開發(fā)對粒子直徑及速度進行同時測量的技術有著重要的研究意義。 本文主要針對顆粒場測量問題研究了兩種基于激光干涉但原理不同的顆粒場測量技術，這兩種方法分別是激光

2、干涉成像測量技術和激光數(shù)字全息技術。論文的研究內容主要如下： (1)利用幾何光學和Mie理論在不同散射區(qū)域獲得顆粒干涉圖像灰度振蕩頻率和顆粒直徑之間的關系。 (2)開發(fā)了激光干涉成像測量技術的圖像處理方法，利用這種圖像處理方法，可以從兩相流干涉圖像中自動提取顆粒的空間位置、顆粒直徑和速度場分布等信息。 (3)利用激光干涉成像測量技術進行的一系列實驗，驗證了該技術對顆粒場粒徑分布和速度場分布測量的精度，最后為了展示

3、激光干涉成像測量技術在實際工業(yè)對像測量中的應用，對小型水煤漿噴嘴噴霧場進行了測量，通過對噴霧場的不同空間層面進行測量，獲得了該噴嘴噴霧場的粒徑空間分布特性。 (4)研究了激光數(shù)字全息技術的基本原理及全息圖像數(shù)學重建的數(shù)學模型。證明數(shù)碼同軸全息的記錄及重建過程可以被描述為一個線性空不變系統(tǒng)。分析了圖像重建過程中窗函數(shù)的影響，包括窗函數(shù)對重建圖像的信噪比、重建圖像的景深、對粒子定位精度及對粒徑測量精度的影響。并建立了重建三維圖像中圖

4、像噪音形成的概率模型。 (5)開發(fā)了數(shù)碼同軸全息技術的圖像處理方法，包括三維圖像重建、顆粒探測、顆粒定位、顆徑測量、圖像噪音過濾及速度場計算等方法。利用這種圖像處理方法可以獲得顆粒場的粒子空間分布、粒徑分布及速度場空間分布等信息。 (6)為了驗證激光數(shù)字全息技術的測量精度并展示該技術在工業(yè)領域的應用進行了一系列實驗。驗證了本技術對粒子定位、粒徑測量及速度場測量的精度。 本文研究的兩種基于激光干涉原理的測量技術可以