水下粒子場(chǎng)數(shù)字全息探測(cè)方法研究.pdf

1、數(shù)字全息術(shù)，即數(shù)字記錄全息圖及數(shù)字再現(xiàn)全息圖，為全息術(shù)提供了另一種記錄和再現(xiàn)方式。它是以CCD作為記錄介質(zhì)直接記錄物場(chǎng)的全息圖，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，再以數(shù)字方式再現(xiàn)，得到原始物場(chǎng)波前分布。由于其結(jié)合了計(jì)算機(jī)的數(shù)字性和光學(xué)全息術(shù)的三維性等優(yōu)點(diǎn)，因此，在光測(cè)量方面具有很好的應(yīng)用前景，已廣泛的應(yīng)用于科研、工程、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。粒子場(chǎng)的測(cè)試和診斷在許多工程技術(shù)及科研領(lǐng)域有著重要的意義，在眾多的測(cè)試方法中，全息攝影法以其不干擾流場(chǎng)，測(cè)量粒子尺寸范圍大

2、、拍攝景深大、可再現(xiàn)三維粒子場(chǎng)信息以及分辨率高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文根據(jù)數(shù)字全息術(shù)的特點(diǎn)，提出將數(shù)字全息技術(shù)應(yīng)用到水下粒子場(chǎng)探測(cè)領(lǐng)域。圍繞這個(gè)內(nèi)容，本文從理論分析、計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了初步的研究，主要完成了以下工作： 1.介紹了傳統(tǒng)的光學(xué)全息術(shù)和數(shù)字全息技術(shù)的基本原理，建立了數(shù)字全息圖記錄和數(shù)值再現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)字全息的數(shù)值重現(xiàn)算法以及相關(guān)的數(shù)字圖像處理方法進(jìn)行了詳盡的理論分析。分析了水下環(huán)境對(duì)

3、全息記錄所帶來的影響，對(duì)數(shù)字全息進(jìn)行水下全息探測(cè)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了介紹。 2.給出兩種不同的數(shù)值再現(xiàn)思路，即菲涅耳變換法和卷積法，完成了數(shù)字全息記錄及重現(xiàn)程序的編寫。對(duì)平面物體和理想三維物體的全息圖記錄及重現(xiàn)過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，并對(duì)全息圖進(jìn)行了數(shù)值重現(xiàn)，然后根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果對(duì)再現(xiàn)方法進(jìn)行了驗(yàn)證和改進(jìn)。 3.討論了CCD參數(shù)對(duì)記錄條件的限制，并根據(jù)水下環(huán)境的特點(diǎn)，對(duì)水下數(shù)字全息探測(cè)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。將數(shù)字全息技術(shù)應(yīng)用于水