基于數(shù)字圖像全息干涉法測(cè)量液相擴(kuò)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(rèn)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(wú)干擾、可進(jìn)行瞬態(tài)測(cè)量和整場(chǎng)觀察等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于流場(chǎng)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(cè)量。液相分子擴(kuò)散系數(shù)是描述質(zhì)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(yù)測(cè)方法，迫切需要開(kāi)發(fā)一種精密測(cè)試技術(shù)以滿足實(shí)際應(yīng)用和理論驗(yàn)證的需要。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面詳細(xì)探討了數(shù)字圖像實(shí)時(shí)全息干涉法的原理及其在液相擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量

2、方面的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括： (1)從理論上，查閱了大量與液相擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)，認(rèn)真總結(jié)并比較前人實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，確定了使用數(shù)字全息激光干涉法測(cè)量液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。 (2)從理論上，討論了全息術(shù)重建的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)--傅立葉變換的基本理論，詳細(xì)闡述了光學(xué)全息術(shù)記錄與再現(xiàn)、數(shù)字全息術(shù)記錄與再現(xiàn)的基本理論；結(jié)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(chǎng)的理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 (3)從實(shí)驗(yàn)上，在研究傳統(tǒng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

3、的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并搭建了基于數(shù)字圖像全息干涉法測(cè)量液相質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)新型的擴(kuò)散槽系統(tǒng)，使得待測(cè)物質(zhì)的分界面更加清晰；在擴(kuò)散槽底部設(shè)計(jì)了錐形的整流柵，使用了新的注液方法，減小了注液時(shí)的擾動(dòng)，提高了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟趪?yán)格的溫度要求下實(shí)現(xiàn)流體質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量。 (4)針對(duì)全息圖記錄中低的CCD分辨率，合理地分析了實(shí)驗(yàn)條件，完成了應(yīng)用CCD直接記錄全息干涉條紋圖的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

4、介紹了數(shù)字全息的實(shí)現(xiàn)途徑，利用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了全息圖的數(shù)字處理程序，對(duì)記錄的全息圖進(jìn)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(cè)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(zhì)擴(kuò)散系數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)值和文獻(xiàn)參考值之間相對(duì)偏差絕對(duì)值的平均數(shù)為1.3％，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的精確性和可靠性。最后，在此系統(tǒng)上測(cè)量