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实时数字全息法在温度场测量中的应用

马慧  
【摘要】:火焰温度测量技术是燃烧理论和技术发展的重要基础,激光全息干涉测量以其对原场无干扰、时间和空间分辨率高以及能实现场测量等优点在温度场测量中有着独特的地位。国内外在试验数据提取和处理方面做了很多的工作,该方向的研究还有很大的空间。本文在几种常用的测量基础上提出了一种新的光学检测方法,即实时数字全息法。用CMOS记录整个过程中的动态干涉条纹,并能用视频文件连续地呈现出物体的实时变化。论文中通过对温度场的测量证明了此方法的准确性,可行性。该方法降低了对环境的要求,能逐步引进日常生产中。 本文简述了全息干涉计量术的基本理论,并进一步介绍了数字全息术的记录以及再现原理,用公式推导了实时数字全息法的测量原理。针对温度场检测提出了利用光学检测的优势以及可行性。同时,对轴对称温度场的重建算法进行了较为详细的分析。这为实时数字全息法测量温度场提供了理论基础。 根据研究要求,设计并建立了利用He-Ne激光器做光源的实时数字全息干涉测量光学系统,用CMOS摄像机对干涉条纹进行了实时采集。并将结果与传统实时全息干涉法测量的结果进行了比较,二者的实验结果是吻合的。本文的研究结果为火焰温度场的研究和改进提供了基础资料。 为了配合整个实验操作过程,用Matlab软件设计了一个功能齐全的GUI界面程序,该GUI程序将采集过程、图像处理过程与实验装置系统很好的联系在一起,可以实时控制图像的采集,通过对参数的设置直接得到结果。这样使得操作简单,也缩短的对数据处理的时间,充分体现实时性。 最后,对本文工作进行了总结,并对进一步研究工作提出了建议和构想。


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