基于數(shù)字圖像全息干涉法測量液相擴散系數(shù)的研究.pdf

1、在傳遞現(xiàn)象的研究中，全息干涉法已被公認為一種最直觀有效的方法。由于具有精度及靈敏度高、信息量大、無干擾、可進行瞬態(tài)測量和整場觀察等優(yōu)點，已被廣泛應用于流場中諸如速度、溫度、濃度和密度等的許多物性參數(shù)的定性或定量測量。液相分子擴散系數(shù)是描述質量傳遞的最重要的物性參數(shù)之一，由于缺乏精確的理論預測方法，迫切需要開發(fā)一種精密測試技術以滿足實際應用和理論驗證的需要。本文從理論和實驗兩方面詳細探討了數(shù)字圖像實時全息干涉法的原理及其在液相擴散系數(shù)測量

2、方面的應用。主要內容包括： (1)從理論上，查閱了大量與液相擴散系數(shù)相關的文獻，認真總結并比較前人實驗方法的優(yōu)點和不足，確定了使用數(shù)字全息激光干涉法測量液相質擴散系數(shù)。 (2)從理論上，討論了全息術重建的數(shù)學基礎--傅立葉變換的基本理論，詳細闡述了光學全息術記錄與再現(xiàn)、數(shù)字全息術記錄與再現(xiàn)的基本理論；結合角譜理論，討論了數(shù)值再現(xiàn)方法-頻譜變換法再現(xiàn)物場的理論基礎和實現(xiàn)過程。 (3)從實驗上，在研究傳統(tǒng)光學實驗系統(tǒng)

3、的基礎上，設計并搭建了基于數(shù)字圖像全息干涉法測量液相質擴散系數(shù)的實驗系統(tǒng)；設計新型的擴散槽系統(tǒng)，使得待測物質的分界面更加清晰；在擴散槽底部設計了錐形的整流柵，使用了新的注液方法，減小了注液時的擾動，提高了實驗精度；引入了循環(huán)水浴溫度控制系統(tǒng)，控溫精度在±0.1K，使實驗能夠在嚴格的溫度要求下實現(xiàn)流體質擴散系數(shù)的測量。 (4)針對全息圖記錄中低的CCD分辨率，合理地分析了實驗條件，完成了應用CCD直接記錄全息干涉條紋圖的實驗設計。

4、介紹了數(shù)字全息的實現(xiàn)途徑，利用MATLAB語言編寫了全息圖的數(shù)字處理程序，對記錄的全息圖進行分析處理，清晰再現(xiàn)出了干涉條紋圖。 最后，利用該系統(tǒng)測定了濃度為0.33mol·L-1的KCL水溶液在298.15K、294.7K、298.8K、299.8K、305.4K、308.5K和315.2K條件下的質擴散系數(shù)，實驗結果表明實驗值和文獻參考值之間相對偏差絕對值的平均數(shù)為1.3％，驗證了實驗系統(tǒng)的精確性和可靠性。最后，在此系統(tǒng)上測量