基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106092859A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610356405.8(22)申请日2016.05.26(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人张红霞周叶李姣贾大功刘铁根张以谟(74)专利代理机构天津佳盟知识产权代理有限公司12002代理人刘书元(51)Int.Cl.G01N15/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统及方法，属于光学测量技术领域。搭建激光干涉成像和同轴全息成像系统，通过粒子产生的不同形式的干涉条纹图和全息图对应，实现粒子球形与非球形状的准确测量。利用片状激光束照明粒子，粒子散射光在离焦像面上形成干涉条纹像，通过观察到的不同条纹图推断出粒子形状。通过另一光路系统获得发生干涉粒子的同轴全息图并且对全息图进行重建，进而得到粒子轮廓。然后通过全息重建图与对应的粒子干涉条纹图进行匹配，进而得到准确的粒子形状判断结果。此方法应用于云粒子测量中，通过离焦干涉条纹图和同轴全息图的处理，可以判别粒子形状，实施性强。CN106092859ACN106092859A权利要求书1/1页1.基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统，由激光干涉成像系统、全息成像系统、图像处理系统组成，其特征是：所述的激光干涉成像系统包括第一激光干涉成像系统(111)和第二激光干涉成像系统(333)，所述的第一激光干涉成像系统(111)包括第一激光器(1)，第一激光器(1)的光路上依次设有显微物镜(2)、针孔(3)、准直透镜(4)、光阑(5)、凸柱透镜(6)、凹柱透镜(7)；所述的第二激光干涉成像系统(333)包括成像镜头(11)和第二CCD(12)，所述的第二CCD(12)与计算机(13)相连；所述的全息成像系统(222)包括第二激光器(8)和二向色镜(9)，第一激光器(1)和第二激光器(8)的光经二向色镜(9)后入射被测粒子区域(555)，包括设置在被测粒子区域(555)后方的第一CCD(10)，所述的第一CCD(10)与计算机(13)相连；所述的成像镜头(11)在(0，π)范围内某一散射角下接收被测粒子区域(555)的粒子散射光干涉产生光束；所述的二向色镜(9)将激光干涉成像系统和全息成像系统相连。2.根据权利要求1所述的基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统，其特征是：成像镜头(11)接收粒子散射光干涉产生光束散射角为(0，π)范围内某一角度。3.根据权利要求1所述的基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统，其特征是：所述的图像处理系统(444)为计算机(13)。4.基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别方法，其特征是步骤如下：步骤1)激光干涉成像系统主要是从第一激光器(1)发出激光束，依次经过显微物镜(2)和针孔(3)进行扩束并滤波；然后用准直透镜(4)对激光束进行准直，并用光阑(5)拦截除中心最亮的光斑以外的光；取此时能透过的直径大小的圆光斑经过凸凹两个柱透镜(6)和(7)，将光束压缩为一维片状激光束；片状激光束照射到被测粒子区域(555)，在(0，π)范围内某一散射角下利用成像镜头(11)和第二CCD(12)得到粒子散射光干涉产生的离焦条纹像，通过调节位移平台将第二CCD(12)调至适当的离焦位置对粒子散射光干涉条纹图清晰成像；步骤2)全息成像系统(222)主要是利用同轴全息原理将第二激光器(8)发出的光照射到被测粒子区域(555)，并且将第一CCD(10)摆放在光轴上粒子后方一定距离处，此时第一CCD(10)会记录粒子全息图。步骤3)用二向色镜(9)将激光干涉成像系统和全息成像系统(222)相连，并且用计算机(13)分别与第一CCD(10)和第二CCD(12)连接，同时记录粒子的离焦干涉条纹像和全息图，根据计算机(13)记录的离焦干涉条纹图判断粒子形状，并通过对粒子全息图重建进行匹配验证，分析粒子形状与条纹形状的关系，进而得出准确的粒子形状信息结论。5.根据权利要求4所述的基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别方法，其特征是：激光干涉成像系统和全息成像系统同时工作，两束光同时经过二向色镜(9)然后照射到被测粒子区域(555)，以此确保生成全息图与发生干涉的被测粒子是相同的粒子。2CN106092859A说明书1/3页基于激光干涉成像和同轴全息的粒子形状判别系统及方法技术领域[0001]本发明具体提出了一种基于激光干涉成像和同轴全息相结合的对粒子的球形与非球形状的判别测量方法，属于光学测量技术领域。背景技术[0002]粒子是指尺寸