激光法测量湍流流场时散射粒子的选择

激光技术测速时需要有合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪(PDA)测量湍流流场时选择合适的散射粒子的问题。试验结果和理论分析表明:(1)散射粒子的特性参数是影响测速精度的重要因素;(2)在湍流度较高的流场中测量时应尽可能选择直径小、密度低、折射率大的粒子作为散射粒子,而且粒子散播的浓度要合适。     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。     

液体粒子计数器测量原理及校准方法

液体粒子计数器广泛的应用于高纯水,高纯化学溶液中对不溶性微粒子进行测量,本文介绍了两类液体粒子计数器（光障碍式液体粒子计数器和光散射式粒子计数器）的测量原理和校准方法,为用户正确选择和使用仪器提供依据。     

分析细小气溶胶粒子的质谱仪

美国Delaware大学Johnston等人研制出用做超细粒子分析的激光质谱仪,用激光烧蚀法实时分析单个气溶胶粒子,粒子直径为10～150 nm,比现有同类仪器能测量的粒子直径小一个量级.     

1.06 μm激光气溶胶凝聚粒子散射特性

气溶胶是大气电磁环境中的重要组成部分,气溶胶粒子严重影响1.06 m激光的传输特性。单次散射反照率和不对称因子是研究气溶胶中激光传输特性的一个重要参量。基于CCA模型,模拟了由64个球形原始微粒凝聚而成的四种取向气溶胶凝聚粒子。利用离散偶极子近似方法,数值计算了1.06 m激光入射情况下四种形状气溶胶凝聚粒子的单次散射反照率和不对称因子随入射角变化的值;并分析了尺寸参数对单次散射反照率和不对称因子的影响。结果显示:对于相同数目原始微粒的气溶胶凝聚粒子,其单次散射反照率和不对称因子明显依赖于入射光的入射角度和气溶胶凝聚粒子的形状;对于不同尺寸参数的气溶胶凝聚粒子,其单次散射反照率和不对称因子随尺寸参数的增大而增大,当尺寸参数大于3时,气溶胶凝聚粒子的散射主要集中于前向散射。     

多激光波长在不同稀薄随机分布冰晶粒子层的散射特性

依据稀薄随机分布冰晶粒子的激光散射特性,当球形冰晶粒子分别服从指数、对数正态、Gamma三种不同分布时,数值计算并分析了0.65、1.31、1.55 m激光入射下不同稀薄随机冰晶粒子层的微分散射截面随散射角的变化关系。结果表明:入射激光波长的改变对冰晶粒子层的微分散射截面有一定的影响;当冰晶粒子服从指数分布时稀薄随机分布冰晶粒子层的微分散射截面最大,要比其他两个分布大几个数量级;不同激光波长和冰粒子的尺度分布对稀薄随机分布冰晶粒子层的激光散射特性有较大影响。文中所做的工作为进一步开展地空链路中冰晶粒子云层对激光传输特性的影响研究奠定基础。     

分析细小气溶胶粒子的质谱仪

美国Delaware大学Johnston等人研制出用做超细粒子分析的激光质谱仪，用激光烧蚀法实时分析单个气溶胶粒子，粒子直径为10～150nm；比现有同类仪器能测量的粒子直径小一个量级。用微分迁移率分析器分选出不同尺度的气溶胶粒子，然后将其引入质谱仪，在质谱仪中它们受到高能激光脉冲的烧蚀。产生的离子用飞行时间质谱分析仪检测。在大多数气溶胶质谱仪中，首先是利用粒子对连续波激光束的散射进行探测。一旦粒子被探测到，即用高能量激光脉冲将其烧蚀。利用对连续波激光束的散射可以判定粒子的尺度，同时它提供了一种粒子到达和激光触发同步…     

1.315 μm波长冰晶粒子辐射特性的模拟研究

利用逐线积分法(LBL)计算得到了大气分子红外吸收信息,结合不同形状冰晶粒子的单次散射特性,通过离散纵标法(DISORT),模拟计算了由实心六棱柱状冰晶粒子组成的卷云在波长为1.315μm时的散射特性和辐射特性,定性分析了激光在卷云中传输时的衰减和散射规律与入射光的位置、卷云光学厚度、冰晶粒子有效尺度等参数的关系。与晴天大气相比较,卷云的散射明显改变了光辐射的空间分布,被其他传感器探测到的可能性增大,其结果对于激光测距、激光探测等有关工程设计方面有非常重要的参考价值。     

基于神经网络的非球形粒子识别

本文采用激光散射方法获得粒子图像,通过数字图像处理的相关算法处理后获得特征值,再采用神经网络识别粒子形状,给出了一种非球形粒子的识别方法。     

云粒子探测器及其标定研究

前向散射式云滴粒子探测器散射光探测效率高、结构简单,是目前50μm以内云滴粒子探测的重要仪器之一。建立了基于前向散射原理的云滴粒子探测器,利用固定于多维调整平台的微米量级的小孔光阑模拟周期性出现于探测区域的小粒子,并沿光轴方向前后平移小孔光阑的位置,获得系统的景深。使用5,10和30μm 3种固定尺寸的标准粒子对系统进行了标定,获得了系统对不同尺寸标准粒子的响应曲线,利用米氏散射原理计算分析了系统对标准粒子与云滴粒子响应的对应关系,利用该关系得到系统对云滴粒子的响应曲线,该响应曲线可以用于云滴粒子粒径谱的测量。     

细水雾测量中APV的光路布局

结合细水雾的特点和粒子的光散射理论 ,通过模拟计算和实验研究 ,对APV (AdaptivePhase DopplerVelocimeter)光路系统设计了合适的参数 ,并进行了合理布局。对细水雾雾场中粒子的特性参数进行了实验测量研究 ,对细水雾雾场的速度分布、滴径分布以及雾通量的测量等都得到了合理的实验结果。     

基于光学相干层析散斑的流速测量方法

发展了一种基于光学相干层析(OCT)散斑的流速测量方法。与传统激光散斑信号相似,样品中某一点处OCT信号随时间的波动与该处散射颗粒的平均速度有一定的依赖关系。通过对OCT信号的滤波和解调,得到OCT散斑波动信号,再对该信号进行傅里叶变换,得到散斑信号的频谱分布,然后依据频谱分布中高低频分量比值(HLR)与流速间的定量关系,就能确定样品中的流速分布。基于OCT散斑强度信号而非相位信息的流速测量方法,实验研究了HLR与流速间的关系,并给出了毛细玻璃管模型的流速分布图像。     

一种便携式激光多普勒测速光学系统的设计

为了将激光多普勒测速技术应用于野外流体速度测量,设计了一种基于舣光束模式的激光多普勒测速光学系统,采用光纤耦合半导体激光器作为光源,通过保偏光纤耦合器、保偏光纤准直器以及非球面透镜来实现激光的分束、准直与聚焦,形成干涉条纹,并利用接收透镜、针孔光阑以及雪崩光电二极竹检测多普勒信号光.结果表明,所设汁的光学系统的空间分辨...     

流场测量中的APV光路系统的设计

APV（Adaptive Phase/Doppler Velocimeter）系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理,可以自适应地进行微粒的材料识别、微粒的大小及速度测量。本文利用粒子散射理论对APV系统进行了合理地布局,讨论激光多普勒系统在流场测量中光路设计的方法,并通过模拟实验验证该方法的可行性。     

旋流火焰三维温度场与速度场的同时激光测量

燃烧诊断与流场显示领域的研究热点已延伸至研发同时满足非侵入式、多参量同步测量、定量计算、多维可视化等技术要求的显示、测量新方法。研究复杂燃烧三维温度场和速度场的同时激光测量,表征燃烧化学反应和流场输运的重要特性。提出一种光偏折层析测温方法与粒子图像测速方法相结合的燃烧多参量场激光测量方法。设计温度场和速度场激光测量的实验系统,获取4方向莫尔偏折条纹和4幅火焰粒子图像。同时重建与可视化旋流燃烧温度分布和速度云图、流线、涡量等流场,并分析不同工况下的旋流火焰特性。对直接测量数据与重建结果进行对比,验证了所提方法的有效性。     

激光多普勒细水雾雾场特性实验研究

结合细水雾的特点和粒子的光散射理论,对三维APV(adaptivephase/Dopplervelocimeter)的光路系统设计了合适的参数,并进行了合理地布局。对细水雾雾场进行了实验研究,细水雾的速度分布、滴径分布以及雾通量的测量等都得到了合理的实验结果。     

光学相干层析技术微流场三维可视化测速方法

为实现微流场3D 可视化速度测量,建立了基于光学相干层析技术的微粒子跟踪速度测量系统。对系统组成原理、微粒子图像提取、匹配和速度计算方法等进行研究。介绍了频域光学相干层析技术、微流场速度测量系统组成及对渗入微粒子的微流场扫描及三维成像方法。利用中值滤波、最大类间方差二值化和体积滤波等方法搜索流场中各个微粒子,实现全流场流动特性3D 可视化;利用微粒子之间距离、灰度二阶矩建立代价函数,对不同时刻扫描得到的微粒子进行匹配,根据微粒子三维坐标求其运动速度。对对流流场进行了测量,实现了微米级空间分辨的微粒子图像与速度矢量显示。适合于复杂微流场的三维速度检测,对微流动器件流动特性研究具有重要意义。     

火箭燃气射流中颗粒衍射散射对莫尔偏折图的影响

本文根据Fourier光学和衍射散射理论分析了火箭燃气射流中Al_2O_3颗粒衍射散射对莫尔偏折图的影响,从实验上研究了Al_2O_3颗粒衍射散射造成莫尔条纹模糊的现象。实验结果表明,对Al粉含量较低(3～8％)的固体推进剂,莫尔偏折法能够用于其燃气射流场的显示。     

激光相位多普勒诊断射流卷吸细水雾雾场特性的实验研究

ＡＰＶ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐｈａｓｅ／Ｄｌｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ）系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理,可以自适应地进行微粒的大小及速度测量,本文利用粒子散射理论对ＡＰＶ系统进行了合理地布局,并对射流卷吸细水雾场特性进行实验研究。