利用MATLAB探究一维彩虹滤光片的最佳色彩组合

彩虹纹影法是一种将相分布转换为可见图像的光学方法,它可以用于测量一个区域内的空气折射率。利用MATLAB处理纹影图像,可以定量的得到测量场中的相位分布,而彩虹滤光片的色彩组合在一定程度上会影响电脑对数据的处理。利用轴对称温度梯度场,探究了彩虹滤光片色彩组合对实验结果的影响。     

基于纹影法的气体温度场可视化系统的设计

纹影法是介质折射率变化可视化的实用方法.本文基于分束镜等光学器件设计了一种新的折叠式纹影光路,可改善传统光路的低清晰度问题,同时利用光线的正入射消除了重影干扰.利用热风拆焊台出风口热流进行定标实验,获得纹影图像灰度值的差值与温度的函数关系,并利用纹影图像绘制灰度三维图像,实现了气体温度场可视化处理,提供了一种非接触测量气流温度与温度场摄像系统的测量方案.     

采用纹影法的微型航空发动机尾喷温度场测量方法

航空发动机作为飞机上的核心动力装置,对其运行状态的监测,可以提高飞机的安全性与经济性。航空发动机尾喷温度场蕴含着燃烧室内部燃料燃烧程度等有效信息,对其温度场的监测可实现对发动机运行状态的评估。传统的温度场测量方法一般采用单点温度计测量法、激光诱导荧光法(LIF)、可调谐半导体激光法(TDLAS)等,单点温度计测量法测量数据较离散、LIF设备应用复杂、TDLAS仪器设备价格昂贵。因此针对传统测量方法所存在的问题,提出了纹影测量法。首先需要纹影系统对温度场进行纹影成像,得到正确的纹影图像;根据纹影图像求得截面的折射率分布;根据折射率分布算得温度场分布,实现对温度场的测量。纹影测量法是一种非接触、高精度的测量方法,且无需特殊的激光收发装置。实验证明该方法可有效地应用于实验室微型涡喷发动机尾喷区域温度场的测量,可进一步为航空发动机的状态监测提供支持。     

双光程纹影法对火焰温度场的研究

通过手机载入一个黑色背景的白点图作为光源,制作出大小、亮度等参数均可连续调节的小而均匀的光源,利用该光源搭建了反射式双光程纹影系统。利用该系统定性地观察了手掌、电烙铁、吹风机、防风火机等的纹影图像,图像效果明显。用迭代法定量计算了防风火机的火焰流场的空气折射率梯度、气体密度和温度,得到的火焰温度与热电偶测量的温度符合较好。     

空气折射率梯度分布的可视化实验

基于传统的纹影法,引入全息干涉技术记录了空气折射率梯度分布引起的光强和相位变化的全息图,经过显影、定影和漂白之后再现出全息干涉条纹,进而实现空气折射率梯度分布的可视化.     

纹影法在超声波可视化及声速测量中的应用

本文探讨了一种利用纹影法观察声光介质内部超声波及测量其声速的方法,利用该方法可以直接观察到声光介质内部的超声波图像.在一定条件下,可以观察到晶体内部的折射率周期性分布图像,进而计算得到超声波在晶体内的传播速度.该方法为声光介质内部的声速测量提供了一个新的思路,并且有助于对超声波的传播有一个更形象的了解.     

激光诱导荧光聚焦纹影系统及超声速燃烧流场应用

纹影是一种常用的流动显示技术，广泛应用于可压缩流动显示及超声速燃烧流场实验.然而，在变Mach数超声速燃烧实验中，燃烧室总温随来流Mach数变化.受准稳态/非定常温度变化影响，光学玻璃窗口的折射率发生显著改变，影响基于密度梯度的纹影成像质量.同时，普通纹影为光程体积沿程积分，难以同二维燃烧场成像信息进行直接比较以开展燃烧与流动耦合研究.聚焦纹影技术可抑制燃烧室内高温引起的玻璃窗口折射率变化，并实现毫米级的急剧聚焦深度，获得二维流场结构，同时配合纳秒级脉宽Nd:YAG激光光源可冻结高超声速流场.在传统聚焦纹影系统基础上发展了激光诱导荧光聚焦纹影系统并应用于变Mach数超声速燃烧实验，创新点在于使用激光诱导荧光染料，以荧光作为光源消除原本激光光源中的相干噪声，同时发展了边缘增强图像处理方法.实验结果表明激光诱导荧光聚焦纹影系统及边缘增强图像处理方法能够有效消除激光光源相干噪声，捕捉二维超声速燃烧流场结构.      

温度场纹影定量测量技术

为了研究纹影系统的温度场定量测量技术,本文详细阐述了纹影技术的定量测量原理,并通过分析流场纹影图像灰度大小与未被遮挡的光源像面积的关系,提出了一种新颖的流场温度定量测量的计算方法。首先,在光学平台上搭建了透射式纹影系统,将加热平台放置在该系统的测量区域,利用CCD相机将采集到的纹影图像上传到上位机进行图像处理,然后采用该算法计算得到温度场的测量值,并与热电偶的测量值相对比。实验结果表明：在室温20℃时,将加热平台的温度分别设定为50℃和90℃,纹影系统测量得到的温度值相对误差小于10%,证明了该计算方法的可靠性,实现了以纹影技术为基础的温度场定量测量。     

高动态范围激光焦斑测量数学模型研究

提出了一种高动态范围的激光焦斑测量方法.首先,构建纹影测量远场焦斑数学模型,确定重构需要的参数,并使用准直光路对参数进行标定;其次,运用综合诊断快速自动准直系统使纹影小球遮挡住旁瓣光斑中心,获得准确的旁瓣光斑;最后,改进计算纹影小球中心及图像融合等方面的纹影重构算法,克服了传统纹影重构方法中主瓣旁瓣中心误差大、合并图像拼接边缘台阶明显的缺点.对大型激光装置参数测量综合诊断系统的远场焦斑测量应用表明:通过对纹影测量远场焦斑数学模型中参数的精确标定以及对纹影重构算法的优化,能够实现高动态范围激光焦斑的准确测量.     

基于彩虹光学原理测量介质材料折射率的新方法

基于彩虹的光学原理,获得测量介质材料折射率的一种新方法,且在此基础上设计了一套适应该方法的实验测量装置.通过该装置,可以在实验室中简便地模拟彩虹中的光学现象,深刻地理解彩虹现象的光学本质,同时能够测量介质材料的折射率.     

二次彩虹法测量高折射率玻璃微珠折射率研究

基于米氏散射理论解释了激光照明下玻璃微珠的二次彩虹精细结构的成因,发现折射率的差异将直接影响二次彩虹精细结构的位置.对于实验中玻璃微珠半径变化引起二次彩虹精细结构间距变化的现象亦用米氏散射理论进行了模拟分析和实验研究.利用米氏散射的近似理论——艾里理论对玻璃微珠的折射率进行了测量.在对玻璃微珠二次彩虹精细结构所计算得到的折射率的统计分析基础上,通过校正测量误差后得到了玻璃微珠折射率的准确数据.     

纹影成像法与密度可视化

纹影法可以测量气体微小密度的变化,传统纹影方法基于几何光学的折射定律,依赖图像灰度与偏转角之间的定标关系,在实际测量使用中较为局限.对传统方法进行改进,采用傅里叶光学的分析方法,光源取为相干光,观测火焰密度场,在像屏上得到了明暗条纹分布.理论演算表明,像屏上的明暗条纹反映了密度场的相位分布,由此可以推演出密度分布.实验所采用的方法无需借助定标关系,更具有普适性.     

Matlab软件在迈克尔逊实验仪测空气折射率中的应用

通过压强变化时显示屏上干涉条纹出现或者消失的数量,迈克尔逊实验仪可以测定空气的折射率。实验中测量的物理量较多,人工处理数据比较繁琐,且容易出错,因此使用Matlab软件处理数据可以直接得到不同气压的空气的折射率,处理过程快捷精确。Matlab软件处理数据时,对实验数据进行了最小二乘法处理,可以得到空气折射率随气压变化的拟合直线。     

可视化聚焦纹影系统实现流场中的三维扰动成像

可视化成像系统可以实现流场中扰动信息的捕获。针对光学纹影系统,分别从理论和实验上对比研究了流场中的三维超声扰动成像。因三维超声场在光传播方向上引起的流体介质密度变化不同,光波穿过密度变化的流场时,其相位累积变化使图像不能真实反映声场的扰动特征。线型栅的聚焦纹影系统因其线型栅会产生多刀口滤波的作用,故不能对流场中的三维超声扰动场实现完整成像。为了获得流场中的三维扰动特征,提出了采用环型源栅和刀口栅的改进聚焦纹影系统。结果表明:由改进聚焦纹影装置得到的图像扰动特征与实际流场中超声扰动特征相一致;结合图像重构技术,实现了流场中三维复杂扰动的重构。     

高折射玻璃微珠粒径与折射率关系的研究

利用激光照射高折射率玻璃微珠下形成的二次彩虹现象,以艾里的虹理论为基础对玻璃微珠折射率进行了测量。推导了玻璃微珠尺寸对折射率影响的计算公式,表明半径差异在10μm时,折射率的测量误差为10^-3数量级。此外,通过软件模拟计算玻璃微珠的二次彩虹现象,并对微珠的折射率进行了测量,验证了二次彩虹方法的正确性,同时也表明玻璃微...     

基于经验模态分解的彩虹法测量研究

基于彩虹Airy理论分析了一阶彩虹强度分布的折射率和直径的灵敏度，并利用经验模态分解法对彩虹信号进行分解与重构，提出了一种有效分离彩虹强度中Airy信号和高频Ripple分量的方法。根据液滴的一阶彩虹分布，设计了液滴折射率和直径同步测量的彩虹?经验模态反演算法，该算法有很强的抗噪声特征。实验中测量了水滴和不同浓度乙醇液滴的一阶彩虹分布，研究结果表明，彩虹?经验模态法对液滴的折射率和直径测量精度分别为10?4和1%。     

二维彩色纹影

本文简述了彩色纹影的原理和灵敏度,并设计、制作了具有较高灵敏度和较好成像质量的二维彩色纹影光栏,较为成功地得到了具有不同折射率梯度体系的二维彩色纹影照片。     

高速摄影在流体动力学不稳定性研究中的应用

用高速摄影技术研究了高压气体膨胀驱动空气-水界面的瑞利-泰勒不稳定性,获得了空气-水界面的不稳定性清晰图像,得到气炮尖顶运动速度及湍流混合层高度增长速度与时间关系曲线。在横式激波管上用高速纹影诊断技术研究了激波作用空气-SF6界面的里克特迈耶-梅什科夫不稳定性,初步获得了实验图像,可清晰显示混合区变化过程。     

几何光学 光的折射与反射

O435.12006053853二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究=Studyon refractive index measurement of high refractive indexglass beads by secondary rainbow method[刊,中]/杨宏坤(四川大学电子信息学院.四川,成都(610064)),李大海…//激光杂志.—2006,27(2).—52-53通过对高折射率玻璃微珠在激光照明下形成的二次彩虹的实验研究,提出了一种激光照明下高折射率玻璃微珠二次彩虹条纹图的获取装置。以艾里的虹理论为基础,提出了一种由二次彩虹条纹图确定最小偏向角的方法,实现了高折射玻璃微球折射率的测量。实验证明,该方法的测量精…     

用二氧化碳作为示踪气体检测汽车车灯的气密性

汽车车灯的气密性是车灯生产过程中必需检测的质量指标。本文合理选用了二氧化碳为示踪气体,发展了三种测量车灯气密性的方法和设备。其中,光学法是基于二氧化碳与空气的折射率有差别,利用彩色纹影法和阴影法原理来判断泄漏;浓度分析法利用二氧化碳与空气的热导率有差别,在车灯内充有一定气压的二氧化碳后,用热传导型气体传感器来检测二氧化碳气的泄漏来判断车灯的气密性;气压检测法利用压力传感器测量车灯内充气后气压随时间的变化来判断泄漏的程度。由此,实现了从粗到细地检测车灯的泄漏情况,并能确定泄漏缝隙的具体位置和大小,帮助了解制造和装配工艺中的问题。