基于激光干涉原理的顆粒場(chǎng)測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、許多工業(yè)及生產(chǎn)領(lǐng)域都存在著兩相流，例如引擎內(nèi)的燃油噴霧，藥物噴劑，農(nóng)藥噴霧等等。顆粒的粒徑和速度測(cè)量對(duì)研究?jī)上嗔鹘Y(jié)構(gòu)及對(duì)生產(chǎn)優(yōu)化有非常重要的意義。舉例來說，在燃燒領(lǐng)域，得到精確的速度場(chǎng)、液態(tài)粒子氣化速率及液態(tài)粒子的粒徑等信息對(duì)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(duì)粒子直徑及速度進(jìn)行同時(shí)測(cè)量的技術(shù)有著重要的研究意義。 本文主要針對(duì)顆粒場(chǎng)測(cè)量問題研究了兩種基于激光干涉但原理不同的顆粒場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，這兩種方法分別是激光

2、干涉成像測(cè)量技術(shù)和激光數(shù)字全息技術(shù)。論文的研究?jī)?nèi)容主要如下： (1)利用幾何光學(xué)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(guān)系。 (2)開發(fā)了激光干涉成像測(cè)量技術(shù)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(dòng)提取顆粒的空間位置、顆粒直徑和速度場(chǎng)分布等信息。 (3)利用激光干涉成像測(cè)量技術(shù)進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該技術(shù)對(duì)顆粒場(chǎng)粒徑分布和速度場(chǎng)分布測(cè)量的精度，最后為了展示

3、激光干涉成像測(cè)量技術(shù)在實(shí)際工業(yè)對(duì)像測(cè)量中的應(yīng)用，對(duì)小型水煤漿噴嘴噴霧場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，通過對(duì)噴霧場(chǎng)的不同空間層面進(jìn)行測(cè)量，獲得了該噴嘴噴霧場(chǎng)的粒徑空間分布特性。 (4)研究了激光數(shù)字全息技術(shù)的基本原理及全息圖像數(shù)學(xué)重建的數(shù)學(xué)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(gè)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(duì)重建圖像的信噪比、重建圖像的景深、對(duì)粒子定位精度及對(duì)粒徑測(cè)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(shù)的圖像處理方法，包括三維圖像重建、顆粒探測(cè)、顆粒定位、顆徑測(cè)量、圖像噪音過濾及速度場(chǎng)計(jì)算等方法。利用這種圖像處理方法可以獲得顆粒場(chǎng)的粒子空間分布、粒徑分布及速度場(chǎng)空間分布等信息。 (6)為了驗(yàn)證激光數(shù)字全息技術(shù)的測(cè)量精度并展示該技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了本技術(shù)對(duì)粒子定位、粒徑測(cè)量及速度場(chǎng)測(cè)量的精度。 本文研究的兩種基于激光干涉原理的測(cè)量技術(shù)可以