用脉冲激光同轴全息技术测量微射流

强冲击载荷下自由表面的粒子喷射现象还没有被清楚认识，很难从理论上给以准确的计算模型，因而从实验测定材料在冲击载荷下自由面面喷射物质的分布和粒子尺寸大小就显得非常重要。测量微粒场的脉冲激光同轴全息技术，具有在纳秒或更在短时间内“固化”运动微粒场、测量精度高、景深长、光路简单和获得的信息量大等优点。这些优势使得脉冲激光同轴全息技术成为研究微喷射场的重要测试手段之一。     

数值模拟微米粒子的体全息记录与再现

体全息对小粒子记录及再现的影响关系到体全息材料在粒子场检测领域的应用前景,提出结合角谱传播理论与多光栅耦合波理论进行体全息图衍射分析的方法,并数值模拟了微米量级小粒子衍射光场的体全息记录与再现。数值分析结果表明体全息理论并不能像薄全息理论那样精确的再现出原始物光。其再现光场的角谱分布相对于原始光场存在高阶衰减,这使得再现光场成像后的图像边缘模糊,而且模糊程度还会随着粒子尺寸的下降逐渐上升。虽然这一现象为粒子边缘判读带来困难,但是再现图像的径向强度分布可为提高判断精度提供有益的参考。     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。     

X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响

利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程,并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响,结果表明:对同种能量光机的光子而言,随着面密度变大,射线硬化程度越严重,导致测量灵敏度下降;光子能量越低,测量灵敏度随面密度变大下降越快,反之亦然;对于某一范围面密度被测物,调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。     

激光辐照面阵CCD探测器的杂散光斑现象

为了研究短脉冲强激光辐照下同轴数字全息图像中的杂散光斑,进行了短脉冲强激光辐照和停止激光辐照情况下CCD图像采集的实验,采用粒子衍射原理和CCD输出电信号的过程分析了CCD图像灰度的变化,得到了像素上灰尘的衍射及CCD吸收激光能量导致复位电平失常是杂散光斑及阴影产生的原因,受热效应和记忆效应的影响,激光辐照停止后CCD图像采集失常。结果表明,激光辐照停止后随着热量的消散,杂散光斑逐渐消失,去除灰尘并延长CCD的图像采集时间间隔,避免CCD产生热积累能有效消除杂散光斑。     

高速粒子场同轴Fraunhofer全息数据处理系统研究

介绍了用同轴Fraunhofer全息测量强动载下材料表面微喷射粒子场的数据处理方法.在全息像重建过程中，将再现的三维粒子场由计算机控制分成许多小薄层采集.在数据处理过程中根据图像中粒子边缘，决定在整幅图或局部采用边缘检测的方法提取大粒子，根据图像的灰度分布将图像分成很多小区域，在每个小区域采用不同的阈值分割图像.在处理结果的校正中根据粒子场的特点，去除过大、过小和重复统计粒子.采用该方法得到了粒子的空间分布图像及粒子大小的统计结果.     

同轴全息诊断微喷物的密度控制装置

针对利用激光同轴全息技术诊断冲击加载下金属材料微喷场的过程中,材料喷射密度过大或喷射面积过大等因素导致激光无法穿透微喷场,从而影响微喷粒子的全息图记录和再现等情况,提出了2种密度控制方法并设计了相应的控制装置,在实验中使用取得了显著的成效,获得了铅、锡等材料微喷粒子场的全息图,通过再现处理给出了微喷粒子的空间分布、大小、数量等统计信息。     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。     

脉冲激光数字全息技术测量微形变

采用脉冲激光数字全息技术研究微小物体的三维形貌或形变等瞬态过程,实现应力场、流场及冲击波等超快物理现象的可视化诊断。通过对离轴数字全息中物参光夹角与CCD相机像素尺寸关系的理论分析,建立了小物参光夹角的脉冲激光离轴数字全息系统。该系统将单脉冲激光分成三束,通过调节光路中的反射镜,实现测试光与金属箔烧蚀光之间的时间同步,获得了激光烧蚀金属箔形变的动态图像,有助于研究短脉冲激光烧蚀金属靶产生的冲击波对物质微结构的影响。     

非线性记录对粒子场同轴全息再现像的影响

推导粒子场同轴全息非线性记录对再现像影响的公式,模拟了不同形状粒子在非线性段记录时再现像。实验上得到非线性记录下不同形状粒子的再现像,验证了数值模拟结果。