CN104792734A - 磁流变效应数字全息观测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁流变效应数字全息观测装置及其方法，包括激光发射器、第一分光镜、反射镜、第一准直镜、显微镜、第二分光镜、CCD图像传感器、PC机、第二准直镜和反射镜。所述激光发射器发出的光束经过第一分光镜后，形成相互垂直的光束Ⅰ和光束Ⅱ。所述光束Ⅰ被位于第一分光镜上方的第一反射镜反射90°后，依次穿过第一准直镜、显微镜和试样后，进入第二分光镜。所述光束Ⅱ进入第二准直镜后，被第二反射镜反射90°，然后进入第二分光镜。所述光束Ⅰ和光束Ⅱ在第二分光镜内反射干涉。从第二分光镜出射的光束照在与PC机相连的CCD图像传感器的感光界面上。

Description

磁流变效应数字全息观测装置及其方法

技术领域

本发明涉及磁流变液的全息观测技术。

背景技术

由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。目前磁流变液已经广泛应用于印刷、机械、汽车等行业，特别是在汽车座位减振器、刹车器、主动驱动器有这极其广泛的应用。基于磁流变液应用的越来越广泛，对其自身效应的研究也越来越受到人们的关注，如微粒尺寸、速度等。

现有的对磁流变效应进行观测的方法较少，大部分采用的是物理的方法，这样就容易造成对所测磁流变液原有特性的破坏，所测结果就会有较大的误差，不能准确的反应所测磁流变液原有的特性。

数字全息测量技术是能够对一些微观物体进行测量和研究的一种技术，具有无接触、高效、高分辨率等特点。通过数字全息测量技术可以实现对磁流变液进行可视化，全视场的观测。通过对全息图的记录和重现，可以对磁流变液粒子尺寸进行可视化测量；同时通过专用CCD(电荷耦合元件，Charge-coupled Device)具有的双曝光功能可以实现对磁流变粒子进行速度进行精确测量。由于磁流变效应关系其稳定性，过大或者过小都有可能造成磁流变液粒子聚集或者沉淀，直接影响其稳定性。因此对磁流变自身效应进行检测，保证其稳定性，是当前很多研究机构十分关切的问题。

发明内容

本发明的目的是解决在对磁流变液粒子特性测量中保证不破坏其原有特性的问题，在一定程度上能够实现对磁流变液进行可视化、全视场的观测。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，磁流变效应数字全息观测装置，其特征在于：包括激光发射器、第一分光镜、反射镜、第一准直镜、显微镜、第二分光镜、CCD图像传感器、PC机、第二准直镜和反射镜。

所述激光发射器发出的光束经过第一分光镜后，形成相互垂直的光束Ⅰ和光束Ⅱ。所述光束Ⅰ被位于第一分光镜上方的第一反射镜反射90°后，依次穿过第一准直镜、显微镜和试样后，进入第二分光镜。

所述光束Ⅱ进入第二准直镜后，被第二反射镜反射90°，然后进入第二分光镜。

所述光束Ⅰ和光束Ⅱ在第二分光镜内反射干涉。从第二分光镜出射的光束照在与PC机相连的CCD图像传感器的感光界面上。

采用上述装置的的磁流变效应数字全息观测方法，包括以下步骤：

1)将待测磁流变液装入透明的容器中，作为试样。

2)开启激光发射器，形成光束Ⅰ即物光，和光束Ⅱ即参考光。

3)当物光与参考光在CCD表面发生干涉形成全息图，并被CCD记录，然后通过计算机模拟光学衍射来实现全息图的重建(可以采用现有技术的菲涅尔和卷积重建算法)。

4)通过一定的定焦方法找到磁流变液中某些粒子最清晰的重建像，根据CCD标准靶面的刻度微米级确定显微镜的实际放大倍数，然后确定磁流变液粒子尺寸的大小。同时通过定焦确定同一粒子在双曝光情况下清晰像，以此来确定该粒子的变化速度，进而得到磁流变效应变化的速度和程度。

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意图。

图中：激光发射器1、第一分光镜2、第一反射镜3、第一准直镜4、显微镜5、试样6、第二分光镜7、CCD图像传感器8、PC机9、第二准直镜10、第二反射镜11。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

磁流变效应数字全息观测装置，包括激光发射器1、第一分光镜2、反射镜3、第一准直镜4、显微镜5、第二分光镜7、CCD图像传感器8、PC机9、第二准直镜10和反射镜11。

所述激光发射器1发出的光束经过第一分光镜2后，形成相互垂直的光束Ⅰ和光束Ⅱ。所述光束Ⅰ被位于第一分光镜2上方的第一反射镜3反射90°后，依次穿过第一准直镜4、显微镜5和试样6后，进入第二分光镜7。

所述光束Ⅱ进入第二准直镜10后，被第二反射镜11反射90°，然后进入第二分光镜7。

所述光束Ⅰ和光束Ⅱ在第二分光镜7内反射干涉。从第二分光镜7出射的光束照在与PC机9相连的CCD图像传感器8的感光界面上。

实施例2：

采用权利要求1所述装置的的磁流变效应数字全息观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待测磁流变液装入透明的容器中，作为试样6。

2)开启激光发射器1，形成光束Ⅰ即物光，和光束Ⅱ即参考光。

3)当物光与参考光在CCD表面发生干涉形成全息图，并被CCD记录，然后通过计算机模拟光学衍射来实现全息图的重建。

4)通过一定的定焦方法找到磁流变液中某些粒子最清晰的重建像，根据CCD标准靶面的刻度微米级确定显微镜的实际放大倍数，然后确定磁流变液粒子尺寸的大小。同时通过定焦确定同一粒子在双曝光情况下清晰像，以此来确定该粒子的变化速度，进而得到磁流变效应变化的速度和程度。

Claims (2)

1.磁流变效应数字全息观测装置，其特征在于：包括激光发射器(1)、第一分光镜(2)、反射镜(3)、第一准直镜(4)、显微镜(5)、第二分光镜(7)、CCD图像传感器(8)、PC机(9)、第二准直镜(10)和反射镜(11)；

所述激光发射器(1)发出的光束经过第一分光镜(2)后，形成相互垂直的光束Ⅰ和光束Ⅱ；所述光束Ⅰ被位于第一分光镜(2)上方的第一反射镜(3)反射90°后，依次穿过第一准直镜(4)、显微镜(5)和试样(6)后，进入第二分光镜(7)；

所述光束Ⅱ进入第二准直镜(10)后，被第二反射镜(11)反射90°，然后进入第二分光镜(7)；

所述光束Ⅰ和光束Ⅱ在第二分光镜(7)内发生干涉；从第二分光镜(7)出射的光束照在与PC机(9)相连的CCD图像传感器(8)的感光界面上。

2.采用权利要求1所述装置的的磁流变效应数字全息观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待测磁流变液装入透明的容器中，作为试样(6)；

2)开启激光发射器(1)，形成光束Ⅰ即物光，和光束Ⅱ即参考光；

3)当物光与参考光在CCD表面发生干涉形成全息图，并被CCD记录，然后通过计算机模拟光学衍射来实现全息图的重建；

4)通过定焦找到磁流变液中某些粒子最清晰的重建像，根据CCD标准靶面的刻度(微米级)确定显微镜的实际放大倍数，然后确定磁流变液粒子尺寸的大小；同时通过定焦确定同一粒子在双曝光情况下清晰像，以此来确定该粒子的变化速度，进而得到磁流变效应变化的速度和程度。