CN108627674B - 基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法，步骤(1)、利用干涉粒子成像系统，获取透明椭球粒子的干涉离焦像散斑图；步骤(2)、确定干涉离焦像散斑图中的散斑转向；步骤(3)、作沿着干涉离焦像散斑转向线的垂线；步骤(4)、将干涉离焦像散斑转向线的垂线沿垂轴作对称，干涉离焦像散斑转向线的垂线垂轴对称后的方向为获取到的透明椭球粒子转向。本发明直接通过粒子干涉离焦像实现粒子转向的判别，为光学系统中透明椭球粒子的检测提供基础，为复杂粒子场测量提供技术支持。

Description

基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法
技术领域
本发明涉及光学系统中椭球粒子的测量技术领域，特别是涉及一种透明椭球粒子转向判别方法。
背景技术
粒子在日常生活中广泛存在，粒子测量对大气监测、微生物研究和工业测量具有重要意义，干涉粒子成像法具有精度高、测量范围广和非接触等优点，基于干涉粒子成像技术的球形粒子研究相对成熟。与普通球形粒子相比，非球形粒子因其复杂的几何结构，往往具有特殊的光学性能，在光学材料、生物医学材料、大气测量等领域有着广泛的应用前景，大气中的悬浮粒子包含了大量的非球形粒子，粒子形状接近椭球，而椭球子的纵横比、表面曲率和转向会对散射光分布产生影响，因此椭球粒子测量中，对其转向的研究具有重要意义。
利用干涉粒子成像技术对球形粒子的测量已相对成熟，在透明椭球粒子测量中，中国专利CN103868831A提出《一种云粒子谱分布测量方法及测量系统》，记载了通过离焦干涉图和退偏离焦干涉图实现云粒子的相态判别。
目前还没有采用干涉离焦像实现透明椭球粒子转向判别的实例。
发明内容
在上述现有技术的基础上，本发明提出了一种基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法，通过透明椭球粒子的干涉离焦像散斑分布判断粒子在平面内的转向的判别。
本发明的一种基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、利用干涉粒子成像系统，获取透明椭球粒子的干涉离焦像散斑图；
步骤2、确定干涉离焦像散斑图中的散斑转向，则椭圆长轴方向为该干涉离焦像散斑方向；
步骤3、作沿着干涉离焦像散斑转向线的垂线；
步骤4、将干涉离焦像散斑转向线的垂线沿垂轴作对称，干涉离焦像散斑转向线的垂线垂轴对称后的方向为获取到的透明椭球粒子转向。
本发明直接通过粒子干涉离焦像实现粒子转向的判别，为光学系统中透明椭球粒子的检测提供基础，为复杂粒子场测量提供技术支持。
附图标记
图1是本发明的一种基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法流程图；
图2是本发明所基于的干涉粒子成像系统结构示意图，其中：1、激光器，2、显微物镜，3、空间滤波，4、准直透镜，5、第一柱面透镜，6、第二柱面透镜，7、载玻片，8、旋转台，9、成像透镜，10、CCD；
图3是椭球粒子干涉离焦像，其中：(a)-(d)是不同偏转角下椭球粒子的干涉离焦像；(e)-(h)是干涉离焦像散斑放大与粒子转向判断图像。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
实施例1：干涉粒子成像系统
本发明采用的干涉粒子成像系统如图2所示，激光器1出射光波长为532nm，最大输出功率为6W，激光束经过显微物镜2扩束、空间滤波3滤波、准直透镜4准直后经柱面透镜5和柱面透镜6被压缩为1mm片状激光束，收集粒子散射光的成像透镜9为尼康50mm f/1.4D定焦镜头，接收器件10为像元尺寸6.45μm，有效像元数1384×1036的CCD，系统散射角θ为90°，系统放大倍率为1.67，物距为79.88mm，像距为133.68mm，待测粒子为采用粒径80μm的聚苯乙烯球形粒子拉伸得到的椭球粒子，椭球粒子长短轴比范围为1.5到2.5。
观测过程中，粒子以任意方向分布于载玻片7上，载玻片固定于旋转台8上并且与位于离焦像面上的接收器件10的接收平面平行，因此只存在平面上的偏转角，测量过程中粒子随旋转台的旋转而旋转。
实施例2：采用干涉离焦像获取透明椭球粒子转向
图3是椭球粒子干涉离焦像，其中：(a)-(d)是不同偏转角下椭球粒子的干涉离焦像，(e)-(h)是干涉离焦像散斑放大与粒子转向判断图像，图中标出的角度为旋转台的旋转角度，透明椭球粒子的干涉离焦像为散斑图，椭球粒子随旋转台的旋转产生平面内的偏转角，进而引起干涉离焦像散斑转向的变化，取干涉离焦像中任意散斑放大代表离焦像散斑转向，则椭圆长轴方向为该干涉离焦像散斑方向，将散斑方向以虚线标出。做该虚线的垂线如图(e)-(h)中实线所示，点划线为垂轴，沿垂轴做实线的对称线并用粗实线表示，粗实线方向即为粒子转向。

Claims (1)

1.一种基于干涉离焦像的透明椭球粒子转向判别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1)、利用干涉粒子成像系统，获取透明椭球粒子的干涉离焦像散斑图；
步骤(2)、确定干涉离焦像散斑图中的散斑转向，则椭圆长轴方向为该干涉离焦像散斑方向；
步骤(3)、作沿着干涉离焦像散斑转向线的垂线；
步骤(4)、将干涉离焦像散斑转向线的垂线沿垂轴作对称，干涉离焦像散斑转向线的垂线垂轴对称后的方向为获取到的透明椭球粒子转向。
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