[发明专利]激光干涉成像系统中样品池的最佳摆放方法

说明书

一种激光干涉成像系统中样品池的最佳摆放方法，属于光学测量领域。利用样品池盛装被测粒子，当样品池表面与光轴呈不同夹角时得到粒子的干涉条纹圆，对比分析得到更适用于倾斜物面的样品池摆放方式。包括以下步骤：1)搭建样品池表面与光轴呈不同夹角的干涉成像系统，记录不同位置的离焦图像；2)对样品池的摆放方式进行模拟，利用光线追迹软件模拟粒子表面出射点的成像情况，模拟不同样品池摆放角度、不同离焦距下的像面图像；3)对样品池的摆放方式进行实验，并记录不同离焦距时条纹图像；4)实验循环判别；5)样品池的最佳摆放方法，根据以上四个步骤，得到样品池的最佳摆放方法。

技术领域

本发明具体提出了激光干涉成像系统中样品池的最佳摆放方法，属于光学测量领域。

背景技术

粒子广泛存在于大气、化工、喷雾、医药、燃料燃烧、环保、流体、材料、水利、航天航空等各个领域。粒子的信息对研究材料和产品的性能和质量具有重要的意义，所以对粒子信息的测量具有重要的意义。激光干涉成像是一种快速、精确的粒子测量技术，但是在实际的干涉成像实验中，微小的粒子不能固定在平板或者空气中，所以经常需要去离子水作为媒介，盛装在样品池中。因而干涉成像系统实验中样品池摆放方式的研究对精确测量粒子信息具有很大的意义。

对于干涉成像系统的改进和优化，专利CN105547945A公开了一种干涉粒子成像系统采样区内粒子的判别方法。该方法应用于干涉粒子成像系统,首先根据干涉条纹图尺寸计算公式推导片状激光束照明区域内干涉条纹图尺寸范围中Φ_{t_min}～Φ_{t_max}。然后搭建干涉粒子成像实验系统,在系统离焦距g处采集干涉粒子条纹图像,处理图像得到实际干涉条纹图尺寸Φ_e,若Φ_{t_min}＜Φ_e＜Φ_{t_max},则粒子在采样区内,否则粒子不在采样区内。专利CN103674791A公开了一种基于两个相等强度的片状光束照射粒子干涉成像的测量方法。该方法同时采用两条强度相等的片状光束相向照射粒子场，在散射角度为90°区域记录聚焦像或离焦像。并对获取的图像用修正的Rife算法处理图像信息。此方法结合PIV/PTV可以实现粒子速度测量。这种原理简单、成本低的测量方法可以用于粒子尺寸和速度信息的测量。专利CN105866013A公开了一种基于两幅激光干涉成像离焦干涉图的球形粒子判别系统及方法。该方法利用激光干涉成像原理用两个CCD同步工作,分别接收偏振方向和与入射光相同和垂直的粒子散射光的离焦干涉图,利用起偏器、检偏器调节散射光偏振方向与入射光偏振方向的角度,根据两幅图像的差异实现对球形粒子的判别测量,从而得出粒子是否为球形的结论。

基于激光干涉成像实验系统，利用片状激光束照明粒子，而粒子溶于样品池内的去离子水中。按样品池表面与入射光垂直或与散射光垂直的方式摆放样品池，并且观察两种摆放方式下的粒子干涉图形判断出物面倾斜的干涉成像系统中更加适合的摆放方式。

发明内容

本发明针对物面倾斜的激光干涉成像系统，比较样品池不同摆放方式下离焦像面上产生的离焦干涉图，分析样品池的摆放方式对离焦干涉圆的影响，为搭建干涉成像系统提供重要的指导意义。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种激光干涉成像系统中样品池的最佳摆放方法，包括以下步骤：

1)搭建样品池表面与光轴呈不同夹角的干涉成像系统；

搭建激光干涉成像系统，干涉成像系统经过光学元器件被压缩为片状光束，片状光束照射样品池中的被测粒子，在特定散射角下利用成像镜头和CCD传感器得到样品池表面与光轴呈不同夹角时的干涉图像，通过调节位移平台，用 CCD传感器记录不同位置的离焦图像；

2)对样品池的摆放方式进行模拟；