粒子位置和粒徑的IPI測量.pdf

1、粒子位置、尺寸測量在科研、工程等領(lǐng)域具有重要的研究意義。干涉粒子成像(IPI)技術(shù)是一種目前倍受關(guān)注的粒子測量技術(shù)，其基本原理是基于Mie散射理論，通過測量粒子干涉條紋圖的位置和條紋數(shù)/條紋頻率得到粒子位置坐標(biāo)和尺寸大小，其測量精度依賴于圖像處理技術(shù)。因此，從干涉條紋圖中自動(dòng)提取干涉條紋信息是IPI測量技術(shù)的難點(diǎn)和關(guān)鍵。圍繞這一研究內(nèi)容，基于本課題組的研究基礎(chǔ)之上，本文進(jìn)一步研究IPI圖像處理算法，所做的主要工作如下：
　　1.分

2、析了粒子干涉條紋圖的光場分布，對粒子的圓形干涉條紋圖和線形干涉條紋圖進(jìn)行了仿真。
　　2.提出一種基于單向梯度匹配和傅里葉變換技術(shù)的干涉條紋圖定位和條紋數(shù)/條紋間距提取方法，利用改進(jìn)Rife方法對頻率進(jìn)行亞象素細(xì)分。對2D圓形和1D線形干涉條紋圖進(jìn)行了模擬，分析了條紋頻率提取與重疊系數(shù)γ的關(guān)系，給出了在不同方向重疊時(shí)，算法能準(zhǔn)確提取出被覆蓋粒子的位置信息和條紋頻率的重疊系數(shù)。
　　3.設(shè)計(jì)并完成了粒子定位測量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。對

3、60個(gè)隨機(jī)分布的圓形干涉條紋圖，算法得到的粒子對的相對距離比d'/d為19.47±0.02，其絕對誤差和相對誤差分別為0.06和0.31％。對于100個(gè)線形干涉條紋圖，算法得到粒子對的d'/d為19.45±0.02，其絕對誤差和相對誤差分別為0.04和0.21%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于單向梯度匹配算法具有較高的粒子定位精度。
　　4.搭建IPI光路系統(tǒng)，對45μm的標(biāo)準(zhǔn)粒子的粒徑進(jìn)行測量。測量結(jié)果為：對圓形條紋圖，粒子測量粒徑為44.