水下粒子場數(shù)字全息探測方法研究.pdf

1、數(shù)字全息術(shù)，即數(shù)字記錄全息圖及數(shù)字再現(xiàn)全息圖，為全息術(shù)提供了另一種記錄和再現(xiàn)方式。它是以CCD作為記錄介質(zhì)直接記錄物場的全息圖，并存儲于計算機，再以數(shù)字方式再現(xiàn)，得到原始物場波前分布。由于其結(jié)合了計算機的數(shù)字性和光學(xué)全息術(shù)的三維性等優(yōu)點，因此，在光測量方面具有很好的應(yīng)用前景，已廣泛的應(yīng)用于科研、工程、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。粒子場的測試和診斷在許多工程技術(shù)及科研領(lǐng)域有著重要的意義，在眾多的測試方法中，全息攝影法以其不干擾流場，測量粒子尺寸范圍大

2、、拍攝景深大、可再現(xiàn)三維粒子場信息以及分辨率高等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文根據(jù)數(shù)字全息術(shù)的特點，提出將數(shù)字全息技術(shù)應(yīng)用到水下粒子場探測領(lǐng)域。圍繞這個內(nèi)容，本文從理論分析、計算機模擬和實驗三個方面對其進行了初步的研究，主要完成了以下工作： 1.介紹了傳統(tǒng)的光學(xué)全息術(shù)和數(shù)字全息技術(shù)的基本原理，建立了數(shù)字全息圖記錄和數(shù)值再現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型，對數(shù)字全息的數(shù)值重現(xiàn)算法以及相關(guān)的數(shù)字圖像處理方法進行了詳盡的理論分析。分析了水下環(huán)境對

3、全息記錄所帶來的影響，對數(shù)字全息進行水下全息探測的優(yōu)點進行了介紹。 2.給出兩種不同的數(shù)值再現(xiàn)思路，即菲涅耳變換法和卷積法，完成了數(shù)字全息記錄及重現(xiàn)程序的編寫。對平面物體和理想三維物體的全息圖記錄及重現(xiàn)過程進行計算機模擬，并對全息圖進行了數(shù)值重現(xiàn)，然后根據(jù)計算機模擬的結(jié)果對再現(xiàn)方法進行了驗證和改進。 3.討論了CCD參數(shù)對記錄條件的限制，并根據(jù)水下環(huán)境的特點，對水下數(shù)字全息探測的實驗方案進行了設(shè)計。將數(shù)字全息技術(shù)應(yīng)用于水