大氣中含有大量的液體和固體顆粒,既有人為制造的,也有天然存在的。大氣顆粒對天氣、氣候和生物的健康起著關(guān)鍵作用。因而,對大氣顆粒的精確測量具有重要的意義。使用高速CCD或CMOS相機(jī)代替普通面陣相機(jī),可以實(shí)現(xiàn)較短時間間隔內(nèi)的動態(tài)大氣顆粒全息圖記錄,避免運(yùn)動拖影的產(chǎn)生。借助數(shù)字圖像處理技術(shù)對全息圖進(jìn)行分析,可以實(shí)現(xiàn)對顆粒粒徑、空間分布、運(yùn)動軌跡、速度、球形度等參數(shù)的測量。數(shù)字全息技術(shù)在粒子測量方面展現(xiàn)了諸多優(yōu)勢,不僅裝置結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定,并且可以三維成像、區(qū)分層疊粒子。本文就利用數(shù)字全息技術(shù)對大氣顆粒的測量展開相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,主要工作內(nèi)容如下:闡述數(shù)字全息技術(shù)的基本理論,通過對三種再現(xiàn)算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。為了避免拍攝動態(tài)物體全息圖時產(chǎn)生運(yùn)動拖影,設(shè)計并搭建了高速同軸數(shù)字全息系統(tǒng)。對于全息圖記錄過程中引入的噪聲,討論如何去除全息圖背景噪聲以及如何抑制同軸全息零級衍射項(xiàng)。為了完成對粒子幾何參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)的獲取,結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置,分析同軸數(shù)字全息測量方法,并通過對標(biāo)準(zhǔn)粒子的模擬實(shí)驗(yàn)完成了粒子粒徑、空間位置、速度和球形度的測量。針對再現(xiàn)間隔的選取導(dǎo)致粒子在光軸方向的位置測量存在誤差的問題,在原有裝置的基礎(chǔ)上,通過加入反射鏡,實(shí)現(xiàn)全息圖的雙視角記錄。粒子沿光軸的坐標(biāo)將由反射鏡的位置與反射鏡像的位置所確定,使粒子沿光軸坐標(biāo)的測量精度得到了提高。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X851;TP391.41
【部分圖文】：

( ) ( ) ( ) 10 0 0, , ,F x yU x y F F U x y H f f = 為： ) ( ) ( 11 1 0 1 1 1 m x , n y F F U m x , n y F H m x ,n = ( )( )( ( ) ( 2 1 1 1 1exp, exp2jkz jkH m x n y m x m yj z z = 知，使用卷積法對全息圖進(jìn)行數(shù)值再現(xiàn)時，將使并且頻譜寬度不會因?yàn)閭鬟f函數(shù)而發(fā)生變化，所圖也完全相同。息圖進(jìn)行再現(xiàn)計算時，不同的再現(xiàn)距離 z 下，再此，在相同的記錄距離下，將對 2.3 節(jié)中的三種

（c） （d）圖 2.4 角譜法再現(xiàn)圖Fig2.4Angular representation圖 2.4（a）-（c）分別是再現(xiàn)距離為 4cm，4.25cm，4.5cm 與 4.75cm 時利用角譜法得到的再現(xiàn)圖。當(dāng)再現(xiàn)距離為 4.25cm 時，分辨率板具有最清晰的再現(xiàn)像，此時再現(xiàn)距離與記錄距離相同。再現(xiàn)圖大小和全息圖大小也相同，并且角譜法沒有嚴(yán)格限制，在任何范圍都可以得到準(zhǔn)確再現(xiàn)結(jié)果。

（a） （b）（c） （d）圖 2.4 角譜法再現(xiàn)圖Fig2.4Angular representation 2.4（a）-（c）分別是再現(xiàn)距離為 4cm，4.25cm，4.5cm 與 4.75cm 時得到的再現(xiàn)圖。當(dāng)再現(xiàn)距離為 4.25cm 時，分辨率板具有最清晰的再現(xiàn)時再現(xiàn)距離與記錄距離相同。再現(xiàn)圖大小和全息圖大小也相同，并且嚴(yán)格限制，在任何范圍都可以得到準(zhǔn)確再現(xiàn)結(jié)果。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2843819