[發明專利]激光干涉成像系統中樣品池的最佳擺放方法

有效

• 申請號: 201710077203.4
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106841036B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 張紅霞;李姣;周葉;賈大功;劉鐵根;張以謨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 劉書元

一種激光干涉成像系統中樣品池的最佳擺放方法，屬于光學測量領域。利用樣品池盛裝被測粒子，當樣品池表面與光軸呈不同夾角時得到粒子的干涉條紋圓，對比分析得到更適用于傾斜物面的樣品池擺放方式。包括以下步驟：1)搭建樣品池表面與光軸呈不同夾角的干涉成像系統，記錄不同位置的離焦圖像；2)對樣品池的擺放方式進行模擬，利用光線追跡軟件模擬粒子表面出射點的成像情況，模擬不同樣品池擺放角度、不同離焦距下的像面圖像；3)對樣品池的擺放方式進行實驗，并記錄不同離焦距時條紋圖像；4)實驗循環判別；5)樣品池的最佳擺放方法，根據以上四個步驟，得到樣品池的最佳擺放方法。

技術領域

本發明具體提出了激光干涉成像系統中樣品池的最佳擺放方法，屬于光學測量領域。

背景技術

粒子廣泛存在于大氣、化工、噴霧、醫藥、燃料燃燒、環保、流體、材料、水利、航天航空等各個領域。粒子的信息對研究材料和產品的性能和質量具有重要的意義，所以對粒子信息的測量具有重要的意義。激光干涉成像是一種快速、精確的粒子測量技術，但是在實際的干涉成像實驗中，微小的粒子不能固定在平板或者空氣中，所以經常需要去離子水作為媒介，盛裝在樣品池中。因而干涉成像系統實驗中樣品池擺放方式的研究對精確測量粒子信息具有很大的意義。

對于干涉成像系統的改進和優化，專利CN105547945A公開了一種干涉粒子成像系統采樣區內粒子的判別方法。該方法應用于干涉粒子成像系統,首先根據干涉條紋圖尺寸計算公式推導片狀激光束照明區域內干涉條紋圖尺寸范圍中Φ_{t_min}～Φ_{t_max}。然后搭建干涉粒子成像實驗系統,在系統離焦距g處采集干涉粒子條紋圖像,處理圖像得到實際干涉條紋圖尺寸Φ_e,若Φ_{t_min}＜Φ_e＜Φ_{t_max},則粒子在采樣區內,否則粒子不在采樣區內。專利CN103674791A公開了一種基于兩個相等強度的片狀光束照射粒子干涉成像的測量方法。該方法同時采用兩條強度相等的片狀光束相向照射粒子場，在散射角度為90°區域記錄聚焦像或離焦像。并對獲取的圖像用修正的Rife算法處理圖像信息。此方法結合PIV/PTV可以實現粒子速度測量。這種原理簡單、成本低的測量方法可以用于粒子尺寸和速度信息的測量。專利CN105866013A公開了一種基于兩幅激光干涉成像離焦干涉圖的球形粒子判別系統及方法。該方法利用激光干涉成像原理用兩個CCD同步工作,分別接收偏振方向和與入射光相同和垂直的粒子散射光的離焦干涉圖,利用起偏器、檢偏器調節散射光偏振方向與入射光偏振方向的角度,根據兩幅圖像的差異實現對球形粒子的判別測量,從而得出粒子是否為球形的結論。

基于激光干涉成像實驗系統，利用片狀激光束照明粒子，而粒子溶于樣品池內的去離子水中。按樣品池表面與入射光垂直或與散射光垂直的方式擺放樣品池，并且觀察兩種擺放方式下的粒子干涉圖形判斷出物面傾斜的干涉成像系統中更加適合的擺放方式。

發明內容

本發明針對物面傾斜的激光干涉成像系統，比較樣品池不同擺放方式下離焦像面上產生的離焦干涉圖，分析樣品池的擺放方式對離焦干涉圓的影響，為搭建干涉成像系統提供重要的指導意義。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種激光干涉成像系統中樣品池的最佳擺放方法，包括以下步驟：

1)搭建樣品池表面與光軸呈不同夾角的干涉成像系統；

搭建激光干涉成像系統，干涉成像系統經過光學元器件被壓縮為片狀光束，片狀光束照射樣品池中的被測粒子，在特定散射角下利用成像鏡頭和CCD傳感器得到樣品池表面與光軸呈不同夾角時的干涉圖像，通過調節位移平臺，用 CCD傳感器記錄不同位置的離焦圖像；

2)對樣品池的擺放方式進行模擬；