基于锥光全息原理的测距系统研究

针对传统光学非接触测量方法环境适应性差、测 量范围小以及光源依懒性强等问题,提出基于锥光全息原理 的非接触式测量方法。在简要分析锥 光全息测量原理的基础上,设计出应用于距离测量的全息干涉测量系统,提出从条纹宽度变 化量获取被测物移动距 离的方法,并推导出条纹宽度与被测距离之间的关系;同时针对条纹图像散斑严重、条纹中 心不确定、条纹不清晰 等问题,提出相应的图像处理方法以及区域条纹搜索方法,可以选择清晰、光滑的条纹区域 ,进而计算被 测距离;最后,搭建了锥光全息干涉测距系统,并完成了测距实验。实验结果显示,与激光 干涉仪对比,锥光全息 干涉测量系统的测距误差在10μm以内;具有测量范围大、测量分辨 率和测量精度高以及环境适应能力强等优点,能够满足测量要求。     

图像模拟在白炽灯气体折射率全息CT测量中的应用

简要介绍白炽灯点燃过程中灯内气体折射率三维分布测量的实时全息干涉图像．根据密闭气体被灯丝加热时所涉及的物理问题建立简化的物理及数学模型．并利用数字图像处理技术对全息干涉图像的形成过程进行模拟研究。研究结果表明．当灯泡外空间的折射率变化不均匀时．灯泡投影区域内的干涉图像将同时带有灯内外气体折射率变化的信息．利用干涉图像中灯泡投影区域外干涉条纹的测量结果可以对实际测量结果进行修正。此外．根据研究结果及全息CT技术．给出了忽略灯泡外空间的折射率变化影响时白炽灯内气体折射率三维分布测量的实例。     

激光全息干涉测定微通道内气液传质

为了进一步理解微通道内气液两相传质过程机理,利用激光全息干涉条纹与流体折射率以及折射率与流体浓度的关系,采用激光显微全息干涉测试系统对微通道入口处Taylor气泡形成过程中的液相侧浓度分布进行了测定。微通道尺寸为深100μm,宽2000μm,长4cm。气相采用CO2,液相使用无水乙醇。利用图像采集系统对干涉条纹的变化过程进行实时记录,并利用自编图像处理软件对干涉条纹图像进行处理,得到了Taylor气泡形成过程中液相侧浓度分布和近界面浓度边界层厚度。结果表明,在Taylor气泡形成过程中有较强的传质发生,液相近界面浓度和浓度边界层厚度均随着气液相流速的增大而减小。结果显示,利用激光显微全息干涉测试系统,对微观尺度通道内部的气液传质过程进行实时测定研究,可得到清晰的图像和满意的结果。     

计算机制作平板型周视彩虹全息

利用计算机制作全息图简洁和灵活性,在光学周视彩虹全息的基础上提出了计算周视平板彩虹全息。在菲涅耳衍射理论的近似框架下,从理论推导出基元周视全息的物光分布。实际物体在记录面上的物光分布可以看成是物体上所有物点的基元周视全息物光分布的叠加。根据这一原理,模拟光学全息原理,计算出物体周视全息的物光和参考光的干涉条纹,从而获得平板周视全息图。该方法克服了光学平板周视全息在制作光路上的复杂性,使得周视全息图的制作简便易行。给出了实验证明。     

测量气液界面浓度场的双波长实时全息干涉系统

本文报道一种激光双波长实时显微全息干涉系统。该系统的光路设计很好地解决了激光双实时测量中的问题,利用该系统测量了甲醇－ＣＯ２等三元物系气液界面处液相侧的浓度场,得到了清晰的两个实时全息干涉条纹图,清楚地观察到了气液两相界面存在的湍动现象,从而验证了该系统的可靠性。     

利用数字全息干涉术测定材料的泊松比

根据数字全息干涉术的基本原理，利用CCD分别记录物场状态变化前后的无透镜傅里叶变换全息图。通过数值再现分别得到不同状态下物场的复振幅分布，从而直接得到不同状态下物场问的干涉条纹图样。如果该物场是由板状试样的离面弯曲引起的，则通过测量干涉条纹图样中相同相位条纹的渐近线之间的夹角，即可确定出材料的泊松比。实验证明该方法简单易行，尤其适合对光学粗糙表面、小泊松比或小尺寸的试样进行全场测量，测量结果具有良好的重复性，较高的灵敏度和精度。     

高精度非接触式锥光全息测量系统设计及应用

针对常见的工业零部件尺寸,基于锥光全息测量原理,设计一套高精度非接触式锥光全息测量系统,并用于测量钱币表面的高度信息。首先记录钱币的锥光全息图,接着对全息图的干涉条纹进行中心线细化处理,用以计算条纹宽度变化量,进而得到被测钱币表面高度的变化。实验结果表明,当物镜焦距为50 mm时,该测量系统的精确探测范围达到5 mm,测量误差在0.28%之内,验证了该系统设计方案的可行性和准确性。     

频率啁啾对飞秒激光脉冲干涉场的影响

对具有频率啁啾的飞秒脉冲的干涉场分布特性进行了研究。分别模拟了物光存在啁啾、参考光存在啁啾以及物光与参考光均存在啁啾3种情况下高斯飞秒脉冲的干涉图,并从干涉图中提取了载频相位。通过对提取的载频相位分析,研究了频率啁啾对干涉场的影响。结果表明,脉冲的频率啁啾将导致干涉条纹对比度的下降和条纹周期的改变。当物光和参考光仅有一束存在啁啾时,干涉场条纹的对比度整体下降,并且条纹周期发生线性改变;当物光与参考光同时具有相同的频率啁啾时,位于干涉场边缘的条纹的衬比度会严重下降,这将导致干涉场的有效记录区域减小。本文研究对于飞秒数字全息的实验控制和数字重构精度均具有重要的参考价值。     

全息CT测量轴对称透明体折射率变化的模拟

简要讨论了全息CT测量原理，理论上证明根据实时全息干涉图的强度分布测量待测物体折射率三维（3-D）变化的可行性；利用计算机对轴对称介质折射率变化的全息CT干涉条纹进行模拟研究，并给出模拟研究的应用实例。     

采用波面纵向平移全息干涉测量液体折射率

本文提出了一种不论体折射的新方法。利用掺铈铌酸锶钡（ＳＢＮ：Ｃｅ）在低功率Ｈｅ－Ｎｅ激光下良好的全息记录性能实现全息干涉,在物光光路中插入一个装满待测液体的矩形槽,,使再现物光波和直透物光波之间产生一个纵向平移,两列物光波在接收平面迭加干涉形成同心圆环形干涉条纹。通过测量圆环干涉条纹之间的间距求得待测流体的拆射率。采用光折８变晶体作为全息干涉的记录介质,不再埯要任何化学或物理处理过程,避免了传统全     

实时全息干涉计量中时间序列条纹位相的测量方法

针对实时全息干涉计量的特点 ,结合相移位相测量技术 ,提出一种利用物体本身变化产生的位相变化来实现实时全息干涉计量中时间序列条纹位相的测量方法 ,通过分析得到不同时刻位相变化及整个变化过程中位相累计变化的计算公式     

利用激光测量弹性薄板动态响应研究

采用动态全息干涉法,对弹性薄板受水中冲击波作用下的动态响应进行了研究。采用 红宝石双脉冲激光器,实现了动态全息干涉法测量,即两次曝光全息干涉法。设计了反射式动态干涉全息法测量光路,测量了弹性薄板受水中冲击波作用产生的横向变形(弯曲波) ,根据爆炸后不同时间的干涉条纹图,求出了挠度分布图。     

涡旋光用于物体面内位移变形测量的模拟

提出了一种利用涡旋光进行面内位移测 量的新方法。将传统的电子散斑干涉测量技术与液晶空间光调制器(SLM)相结合,把 利用SLM所 获得的涡旋光应用于双光路电子散斑干涉,从而测量变形物体的面内位移。推导出了以平面 光为物光、涡 旋光为参考光以及涡旋光为参考光、物光时物体发生面内变形前后的干涉强度公式, 模拟了变形前 后的干涉图样,分析了干涉变形图样的特征。运用四步相移方法求出了物体的变形相位公式 ,通过解包裹得 到了物体的变形相位。模拟结果与利用传统电子散斑干涉测量系统结合傅里叶变换法 获得面内位 移的变形相位分布是一致的,表明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为物体面内位移变 形测量提供了一种新途径。     

实时数字全息测量温度场研究

利用数字全息干涉术研究了气流温度场的分布,对实验中所采集的干涉条纹图像进行傅里叶变换,数字低通滤波和傅里叶逆变换处理以消除散斑噪声影响,确保了气流场干涉条纹相位信息的高对比度和低噪声,并对其进行提取和展开;根据理论研究的相位与折射率的关系求得气流场的温度分布,实验结果与热电测量的结果基本一致,表明了实时数字全息干涉术是一种测量温度场的有效方法,具有极好发展和应用前景。     

Microwave holographic interferometry

Microwave holography is an extension of the optical holography to the microwave field. In fact, by using a well-known characteristic of the holographic process, it is possible to record the hologram at frequencies very far from the optical region (microwave) and to reconstruct a visible image by laser light. This paper describes the experimental apparatus and the technique used for obtaining a satisfactory optical wave reconstruction from microwave holograms. The resolving power of the system which was experimentally tested, and visible images of microwave transparencies and of a back scattering object are given. As an alternative application of the microwave holography together with the optical wave reconstruction, in this paper, extension of holographic interferometry to the microwave region is suggested, and the visible image of a deformed object crossed by fringes due to microwave interference is also shown. This technique can find applications, for instance, in the mapping of the earth's deformations or in that of the tides. Different aspects of the microwave holographic interferometry have been also discussed.     

位相编码计算全息在防伪中的应用

提出一种计算全息位相编码防伪方法。它用迂回位相法对波面进行位相编码,然后用编码的波面与参考波面干涉,从干涉图样中该出记录的物本信息。物体信息由计算机产生或用ＣＣＤ记录,可以是有一定灰阶的物体。这种编码方法与全息干涉术相结合,可制作防伪功能极高的全息图。     

基于光纤导光的数字全息微形变测量系统

建立基于光纤导光的数字全息干涉微形变测量系统,首先,利用1×2单模光纤耦合器将激光源输出光分为照明光和参考光,实现光路结构简单、紧凑和稳定性好;然后,通过短焦距和长焦距准直透镜分别对照明光和参考光进行准直扩束,使得参物光强度接近1∶1,从而获得高信噪比的数字全息图。利用基于数字全息的双曝光方法对钢板的波长量级微形变进行实验测量。通过全息记录、再现及相位解包裹得到高精度的测量结果。实验结果表明,建立的基于光纤导光的数字全息微形变测量系统具有光路简单、稳定性好等特点,而且测量精度高。     

近程目标毫米波全息成像算法及仿真

为解决近程毫米波雷达目标探测过程中产生的回波相位干涉问题,引入全息技术研究近程目标的毫米波散射特性成像.该方法利用相位补偿因子,在波数域补偿电磁波的波前球面弯曲,反演目标的真实几何形状特征.给出了单目标散射特性一维成像的仿真实验,验证全息成像算法的有效性.对有无相位补偿情况下的多目标散射特性一维成像进行比较,结果表明该...     

基于全息二次曝光的物体形变测量

针对全息测量物体形变的缺点,采用全息二次曝光法。首先采用二次曝光法对光波初始物面与变化比较,通过干涉条纹的分布情况得到物体变化;然后用Rayleigh-Sommerfeld衍射对全息图卷积;接着为了得到高质量地反映相对变形场分布的干涉场,对移动相移进行修正,消除刚体位移和倾斜影响;最后用非线性扩散偏微分方程法抑制噪声,通过建立一个关于时间与空间变量的模型,其解作为恢复测量数据。实验仿真了全息二次曝光系统,实现不连续的相位变为连续相位,测量不同驱动电压的梁移动典型变形情况及单列曲线,得到了较满意的结果,与普通检测方法相比,该方法具有结果直接可靠、不损伤物体等诸多优点。