| 题名 | 基于Mie光散射理论的气泡测量技术研究 |
| 作者 | 项建胜 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 |
| 导师 | 何俊华 |
| 关键词 | 尾流 米氏散射 CMOS 动态 静态 |
| 学位专业 | 光学工程 |
| 中文摘要 | 为了研究尾流的特性在比较了几种研究方法后本文采用光散射的方法进行研究。尾流中存在大量的气泡，它的光学特性主要是由这些大量运动的气泡决定的。所以本文从对单个气泡光散射性质的研究出发，将Mie散射理论应用于气泡的光散射。首先从Mie散射理论出发在计算机上模拟了单个气泡的光学散射模型，得出了单个气泡的光散射性质与气泡直径和相对折射率有着密切关系。在单个气泡散射模型的基础上进一步讨论了气泡群散射的性质，在满足不相关散射的条件下气泡群的散射满足单个气泡散射的线性叠加。在假定的气泡群的散射数学模型条件下，可以在通过实验测量出尾流的散射光强度然后利用数学上的反演算法来推算出气泡群的运动速度、直径和密度分布等。它们表征尾流的特性是探测尾流的主要参数。本文在理论上对尾流散射光性质论证后，在实验室的条件下模拟尾流。实验中首次采用富里叶光学系统和CMOS图像传感器采集尾流的散射光信号。实验中激光器发出的波长为532nm蓝绿激光通过扩束准直透镜和小孔全反射镜入射到水中气泡群中，散射光经过全反射镜反射转向进入富里叶光路中，CMOS采集的散射光信号经过图像采集卡记录在计算机硬盘上。数据处理时采用动态和静态两种散射光分析方法。采集到的散射光信号由于大量运动气泡的存在变化非常复杂，在动态光散射分析时采用快速富里叶变换将时间域的信号转换到频域内，得到了信号的频谱强度图。通过频谱分析得出了信号的特征频率，而这些特征频率与气泡的运动速度有着直接关系，所以可以通过分析动态散射光信号得出气泡群主要几种运动速度。静态光散射分析方法就是分析采集信号中一帧图像，对图像采用滤波和线性分环的方法得出气泡群不同角度散射光强，从而采用合适的反演算法得出气泡群的直径和密度分布。通过实验和理论两个方面的研究，得出气泡的运动速度在气泡直径小于1mm时与气泡直径呈线性增长关系，尾流后向散射光在180度时达到最大。通过尾流的后向散射光探测尾流是可行的。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 光学工程 |
| 公开日期 | 2011-10-09 |
| 页码 | 66 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/12082]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 项建胜. 基于Mie光散射理论的气泡测量技术研究[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所. 2007. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论