RU2558279C1 - Method for holographic analysis of suspended particles - Google Patents
Method for holographic analysis of suspended particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558279C1 RU2558279C1 RU2014111395/28A RU2014111395A RU2558279C1 RU 2558279 C1 RU2558279 C1 RU 2558279C1 RU 2014111395/28 A RU2014111395/28 A RU 2014111395/28A RU 2014111395 A RU2014111395 A RU 2014111395A RU 2558279 C1 RU2558279 C1 RU 2558279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- stream
- particle
- objective
- images
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике автоматизации измерений и может использоваться в электронной промышленности, медицине, биологии, экологии, химической промышленности, порошковой металлургии и других областях науки и техники, связанных с анализом взвешенных частиц.The invention relates to techniques for measuring automation and can be used in the electronics industry, medicine, biology, ecology, the chemical industry, powder metallurgy and other fields of science and technology related to the analysis of suspended particles.
Известен способ анализа взвешенных частиц (А.с. SU 1278628, G01N 15/02, 23.12.1986), включающий освещение потока частиц и регистрацию амплитуд импульсов рассеянного частицами света, по которым и судят о размерах частиц.A known method for analyzing suspended particles (A.S. SU 1278628, G01N 15/02, 12/23/1986), including illuminating the particle stream and recording the amplitudes of the pulses of the light scattered by the particles, which is used to judge the particle size.
Недостаток данного способа состоит в том, что он не предоставляет информацию о форме частиц, поскольку определяется не геометрический, а так называемый сферооптический размер (данной частице ставят в соответствие размер сферы, дающей такую же амплитуду импульса рассеянного света).The disadvantage of this method is that it does not provide information about the shape of the particles, since it is determined not by geometric but by the so-called spherooptical size (this particle is associated with the size of a sphere that gives the same amplitude of the scattered light pulse).
Известен способ анализа взвешенных частиц (А.с. SU 1032370, G01N 15/02, 30.07.1983), включающий освещение потока частиц плоскими полосами света, разделенными полосами тени различной ширины, и регистрацию количества импульсов рассеянного каждой частицей света, по которым и судят о размерах частиц.A known method for analyzing suspended particles (A.S. SU 1032370, G01N 15/02, 07/30/1983), including illuminating the particle stream with flat light strips separated by shadow strips of different widths, and recording the number of pulses scattered by each light particle, by which they judge about particle sizes.
Недостаток этого способа состоит в том, что размер частиц (хотя и геометрический) определяется лишь в одном направлении, перпендикулярном направлению полос, т.е. данный способ также не дает информацию о форме частиц.The disadvantage of this method is that the particle size (albeit geometric) is determined only in one direction perpendicular to the direction of the bands, i.e. this method also does not provide information on the shape of the particles.
Известен способ анализа взвешенных частиц (Беляев С.П., Никифорова Н.К., Смирнов В.В. и др. "Оптико-электронные методы изучения аэрозолей". М: Энергоиздат, 1981, с.126-130), включающий освещение потока частиц световым пучком и регистрацию изображений частиц, по которым и судят о размерах последних.A known method of analysis of suspended particles (Belyaev SP, Nikiforova NK, Smirnov VV and others. "Optoelectronic methods for the study of aerosols". M: Energoizdat, 1981, p.126-130), including lighting particle flow by a light beam and registration of particle images, by which they judge the size of the latter.
Недостаток данного способа состоит в том, что размеры частиц определяются лишь в одной плоскости проекции, кроме того, для ограничения счетного объема вдоль оси светового пучка приходится формировать этот пучок с заданной степенью когерентности и достаточно сложным образом дополнительно обрабатывать изображения, т.е. реализация способа весьма непроста.The disadvantage of this method is that the particle sizes are determined only in one projection plane, in addition, to limit the counting volume along the axis of the light beam, it is necessary to form this beam with a given degree of coherence and process images in a rather complicated way, i.e. the implementation of the method is very difficult.
Известен способ определения размеров аэрозольных частиц (патент RU 2098794, G01N 15/02 от 10.12.1997), заключающийся в том, что аэрозольные частицы облучают пучком монохроматического излучения, регистрируют величины потоков рассеянного вперед этого излучения, определяют апертурный угол θ фотоприемника, при котором поток монохроматического излучения, рассеянный в конусе с апертурным углом θ, составляет половину всего рассеянного потока излучения и находят размеры аэрозольных частиц.A known method for determining the size of aerosol particles (patent RU 2098794, G01N 15/02 of 12/10/1997), which consists in the fact that aerosol particles are irradiated with a beam of monochromatic radiation, the fluxes of forward scattered radiation are recorded, the aperture angle θ of the photodetector is determined at which the flux monochromatic radiation scattered in a cone with an aperture angle θ is half the total scattered radiation flux and the sizes of aerosol particles are found.
Основным недостатком этого способа является повышенная трудоемкость определения размеров аэрозольных частиц, связанная с необходимостью проведения нескольких замеров, без автоматизации обработки результатов измерения, причем при реализации способа необходимо знать величину показателя преломления среды суспензии, который меняется при изменении среды, состоящей из полидисперсных частиц.The main disadvantage of this method is the increased complexity of determining the size of aerosol particles, associated with the need for several measurements, without automating the processing of measurement results, and when implementing the method, it is necessary to know the value of the refractive index of the suspension medium, which changes when the medium consisting of polydisperse particles changes.
Известен способ исследования микрообъектов (Пат. RU 2154815, G01IN 15/02 от 20.05.1998), который состоит в том, что исследуемые микрообъекты облучают пучком излучения, максимальный линейный размер объема когерентности которого в зоне облучения микрообъектов не превышает 30% от среднего расстояния между частицами в пространстве. С помощью оптической системы формируют изображения исследуемых микрообъектов и после считывания измеряют их геометрические параметры на уровне сигнала, зависящем от когерентности освещения и апертурного угла оптической системы формирования изображения. Анализ микрообъектов производят автоматически с помощью ЭВМ, для этого в процессе сканирования изображения микрообъектов заносят в память ЭВМ и измеряют их параметры, после чего изображения микрообъектов выводят на экран дисплея, группируя все изображения в одном или нескольких кадрах, затем визуально оценивают результаты автоматического анализа и выявляют дополнительные свойства микрообъектов, определение которых не предусмотрено программой ЭВМ.A known method for the study of microobjects (Pat. RU 2154815, G01IN 15/02 of 05/20/1998), which consists in the fact that the studied microobjects are irradiated with a radiation beam, the maximum linear size of the coherence volume of which in the irradiation zone of microobjects does not exceed 30% of the average distance between particles in space. Using an optical system, images of the studied microobjects are formed and, after reading, their geometric parameters are measured at the signal level, which depends on the coherence of the illumination and the aperture angle of the optical imaging system. Analysis of microobjects is carried out automatically using a computer, for this, during the scanning process, images of microobjects are stored in a computer memory and their parameters are measured, after which images of microobjects are displayed on the display screen, grouping all images in one or several frames, then the results of automatic analysis are visually evaluated and detected additional properties of microobjects, the definition of which is not provided for by the computer program.
Основным недостатком этого способа является повышенная трудоемкость определения размеров аэрозольных частиц, а также то, что размеры частиц определяются лишь в одной плоскости проекции.The main disadvantage of this method is the increased complexity of determining the size of aerosol particles, as well as the fact that the particle sizes are determined only in one plane of the projection.
Известно устройство анализа изображений частиц (Пат. US 2007/0273878 A1, G01N 21/00 от 15.05.2007 и JP 2006-118899 А, G01N 15/02 от 11.05.2006), содержащее: осветительный блок, блок для захвата изображения и блок обработки изображения. Работа устройства заключается в освещении частиц, захвате полученного изображения и обработке полученных изображений с помощью порогового устройства для анализа извлеченных частиц и получения их морфологических особенностей.A device for analyzing particle images is known (US Pat. US 2007/0273878 A1, G01N 21/00 dated 05/15/2007 and JP 2006-118899 A, G01N 15/02 dated 05/11/2006), comprising: a lighting unit, an image capturing unit and a unit image processing. The operation of the device is to illuminate the particles, capture the obtained image and process the obtained images using a threshold device for analyzing the extracted particles and obtaining their morphological features.
Недостаток данного способа состоит в том, что размеры частиц определяются лишь в одной плоскости проекции, что не дает возможность точно определять форму частиц.The disadvantage of this method is that the particle sizes are determined only in one plane of the projection, which does not allow to accurately determine the shape of the particles.
Известен голографический способ определения показателя преломления частиц дисперсных сред (Пат. RU 2124194 С1, G01N 21/45 от 27.12.1998), в котором для измерения показателя преломления частицы освещают исследуемую среду когерентным излучением, при помощи оптической системы строят ее действительное изображение вблизи фотоматериала, регистрируют голограмму этого изображения, восстанавливают голограмму и при помощи плавной перефокусировки увеличивающей оптической системы достоверно обнаруживают в восстановленном голографическом изображении дисперсную частицу и точку фокусировки преломленного частицей излучения, измеряют продольные координаты центрального сечения частицы и точки фокусировки преломленного ею излучения, а также измеряют размер частицы. По измеренным величинам определяют показатель преломления частицы дисперсной среды.A known holographic method for determining the refractive index of particles of dispersed media (Pat. RU 2124194 C1, G01N 21/45 of 12/27/1998), in which to measure the refractive index of the particles illuminate the medium under investigation with coherent radiation, using its optical system, construct its actual image near the photographic material, register the hologram of this image, restore the hologram, and using smooth refocusing of the magnifying optical system, reliably detect the display in the reconstructed holographic image the particle and the focus point of the radiation refracted by the particle, measure the longitudinal coordinates of the central section of the particle and the focus point of the radiation refracted by it, and also measure the particle size. The measured values determine the refractive index of the particles of the dispersed medium.
Недостаток данного способа состоит в повышенной трудоемкости определения показателя преломления частиц, связанную с необходимостью использования фотоматериала, т.е в отсутствии возможности автоматизации измерения.The disadvantage of this method is the increased complexity of determining the refractive index of particles associated with the need to use photographic material, i.e. in the absence of the possibility of automation of measurement.
Известен способ и устройство для цифрового голографического измерения (Пат. JP 2007263864 A, G01N 21/47 от 10.11.2007), в котором лазерное излучение проходит через пространственные фильтры и объективы, направляется в область инжектора распыления аэрозольного вещества, рассеяние и интерференция которого фиксируется видеокамерой как цифровой файл голограммы, который обрабатывается компьютером.A known method and device for digital holographic measurement (Pat. JP 2007263864 A, G01N 21/47 dated 10.11.2007), in which the laser radiation passes through spatial filters and lenses, is directed to the area of the spray injector of aerosol matter, the scattering and interference of which is recorded by a video camera as a digital hologram file that is processed by a computer.
Недостаток данного способа состоит в том, что в данном изобретении невозможно получить полную информацию о форме частиц при их сложном строении, так как регистрация изображения происходит только в одной плоскости проекции.The disadvantage of this method is that in the present invention it is impossible to obtain complete information about the shape of the particles with their complex structure, since the image is recorded in only one projection plane.
Известен способ и устройство для одновременного измерения положения, размеров и комплексного показателя преломления частиц (Пат. CN 102003936, G01N 21/45 от 06.04.2011), который включает разделение когерентного лазерного луча на два после пространственной фильтрации и расширение пучка в коллиматоре, направление одного луча в область регистрации потока частиц, а другого луча для использования в качестве эталона, смешивание рассеянного частицами луча и второго луча так, чтобы образовать голограмму, сохранение голограммы в компьютере с помощью цифровой камеры и в устройства обработки изображений, получение серии восстановленных изображений обнаруженных частиц с использованием цифровой технологии реконструкции, и определение параметров частиц за счет использования цифровой обработки полученных изображений.A known method and device for simultaneously measuring the position, size and complex refractive index of particles (Pat. CN 102003936, G01N 21/45 from 04/06/2011), which includes the separation of the coherent laser beam into two after spatial filtering and the expansion of the beam in the collimator, the direction of one beam into the region of registration of particle flux, and another beam to be used as a reference, mixing the beam scattered by particles and the second beam so as to form a hologram, storing the hologram in a computer using digital cameras and image processing devices, obtaining a series of reconstructed images of detected particles using digital reconstruction technology, and determining particle parameters through the use of digital processing of the obtained images.
Недостаток данного способа состоит в том, что размеры и форма частиц определяются лишь в одной плоскости проекции.The disadvantage of this method is that the size and shape of the particles are determined only in one plane of projection.
Известно устройство для определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости (Пат. RU 2433872 C1, В05В 12/08 от 20.11.2011), в котором с помощью осевой схемы регистрации осуществляется голографическая регистрация капель распыляемого топлива при работе форсунки дизельного двигателя. Скоростная видеокамера фиксирует получаемые изображения и далее они обрабатываются программой в персональном компьютере для выдачи информации о размерах капель жидкости.A device is known for determining the dispersed composition of droplets of a spray of a liquid (Pat. RU 2433872 C1, B05B 12/08 of 11/20/2011), in which, using an axial registration scheme, holographic registration of droplets of atomized fuel is carried out during operation of a diesel engine nozzle. A high-speed video camera captures the received images and then they are processed by the program in a personal computer to provide information on the size of liquid droplets.
Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не позволяет получать изображения о форме частиц в разных плоскостях проекций, т.е. не дает точную информацию о форме в случае не шарообразных частиц.The disadvantage of this device is that it does not allow to obtain images about the shape of particles in different planes of projections, i.e. does not provide accurate shape information in the case of non-spherical particles.
Известен способ определения дисперсного состава аэрозольных частиц в выхлопных газах (Пат. RU 2436068, G01N 15/02 от 10.12.2011), при котором пучок оптического излучения пропускают через область аэрозольных частиц, облучают эту область этим пучком оптического излучения, формируют изображение на экране из потоков рассеянного и прошедшего через область аэрозольных частиц оптического излучения и судят о дисперсном составе аэрозольных частиц. В качестве пучка оптического излучения используют лазерный луч, размеры которого увеличивают путем пропускания через образованный двумя линзами коллиматор, обрезают полученный лазерный луч по размеру цифровой матрицы видеокамеры посредством диафрагмы и после облучения области аэрозольных частиц этим лазерным лучом полученный поток рассеянного аэрозольными частицами лазерного излучения направляют на цифровую матрицу скоростной видеокамеры и формируют изображение на экране цифровой матрицы из потока прошедшего через область аэрозольных частиц оптического излучения для регистрации голограммы микрочастиц, причем перед облучением области аэрозольных частиц лазерным лучом последний направляют на цифровую матрицу скоростной видеокамеры и формируют изображение на экране из потока оптического излучения для регистрации голограммы без микрочастиц, а о дисперсном составе аэрозольных частиц судят после перевода полученной голограммы микрочастиц и голограммы без микрочастиц в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя путем вычитания картины голограммы без микрочастиц из картины голограммы микрочастиц и вычитания из полученной при этом картины постоянной засветки цифровой матрицы скоростной видеокамеры.A known method for determining the dispersed composition of aerosol particles in exhaust gases (Pat. RU 2436068, G01N 15/02 of 12/10/2011), in which a beam of optical radiation is passed through a region of aerosol particles, this region is irradiated with this beam of optical radiation, a screen image is formed of flows of scattered and transmitted through the region of aerosol particles of optical radiation and judge the dispersed composition of aerosol particles. As a beam of optical radiation, a laser beam is used, the dimensions of which are increased by passing through a collimator formed by two lenses, the resulting laser beam is cut to the size of the digital matrix of the camera using a diaphragm, and after irradiating the region of aerosol particles with this laser beam, the resulting stream of laser radiation scattered by aerosol particles is directed to a digital matrix of a high-speed video camera and form an image on the screen of a digital matrix from the stream passed through the aero region particles of optical radiation for recording a hologram of microparticles, and before irradiating the area of aerosol particles with a laser beam, the latter is sent to a digital matrix of a high-speed video camera and an image is formed on the screen from a stream of optical radiation to register a hologram without microparticles, and the dispersed composition of aerosol particles is judged after the translation of the obtained hologram microparticles and holograms without microparticles in digital form using an analog-to-digital converter by subtracting the picture of theolog Amma without microparticles of the microparticle picture holograms and subtracting from this the picture obtained by the constant exposure of digital high-speed video camera matrix.
Недостаток данного способа состоит в том, что данным способом невозможно получить полную информацию о форме частиц при сложном строении частиц, так как регистрация изображения происходит в одной плоскости проекции.The disadvantage of this method is that using this method it is impossible to obtain complete information about the shape of the particles in the complex structure of the particles, since the image is recorded in the same projection plane.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ анализа взвешенных частиц (Пат. RU 2054652 C1, G01N 15/02 от 20.02.1996), который состоит в том, что поток частиц освещают световым пучком и регистрируют изображение частиц, по которым и судят о размерах частиц. Световой пучок после прохождения потока разворачивают перпендикулярно исходному пучку и вновь пропускают через поток. Развернутый пучок оптически сопрягают с исходным в некоторой области потока, и регистрируют изображения частиц и в развернутом пучке. По полученным изображениям в двух взаимно перпендикулярных плоскостях судят о размерах частиц. Определяют расстояние между изображениями каждой частицы и о размерах судят только по тем изображениям, для которых это расстояние меньше заданного, равного глубине резкости указанных изображений.The closest in technical essence to the proposed method is a method for analyzing suspended particles (Pat. RU 2054652 C1, G01N 15/02 of 02.20.1996), which consists in the fact that the particle stream is illuminated with a light beam and the image of the particles is recorded, which is used to judge about particle sizes. After passing through the stream, the light beam is turned perpendicular to the original beam and again passed through the stream. The expanded beam is optically conjugated to the initial one in a certain region of the flow, and images of particles in the expanded beam are also recorded. The obtained images in two mutually perpendicular planes judge the size of the particles. The distance between the images of each particle is determined and the sizes are judged only by those images for which this distance is less than a specified equal to the depth of field of these images.
Недостатками данного способа являются пониженные точность и достоверность определения дисперсного состава в случаях частиц сложной формы при их хаотической ориентации в потоке.The disadvantages of this method are the reduced accuracy and reliability of determining the dispersed composition in the case of particles of complex shape when they are randomly oriented in the stream.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в автоматизации объективной регистрации формы частиц и их ориентации в пространстве в процессе движения дисперсного потока во всем размерном диапазоне размеров и форм, а также повышении точности измерений для частиц сложной конфигурации.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to automate the objective registration of the shape of particles and their orientation in space during the movement of a dispersed stream in the entire size range of sizes and shapes, as well as improving the accuracy of measurements for particles of complex configuration.
Этот результат достигается тем, что способ голографического анализа взвешенных частиц состоит в освещении потока частиц пучком когерентного излучения, который разделяется на два пучка опорный и объектный и регистрации голограммы изображений частиц, по которым и судят о размерах последних, причем объектный световой пучок после прохождения потока частиц разворачивают перпендикулярно исходному пучку и вновь пропускают через поток частиц, при этом развернутый объектный пучок оптически сопрягают с исходным объектным пучком в некоторой области потока и регистрируют матрицей ПЗС в развернутом пучке интерференционную картину объектного и опорного пучков.This result is achieved by the fact that the method of holographic analysis of suspended particles consists in illuminating the particle stream with a beam of coherent radiation, which is divided into two reference and object beams and recording holograms of particle images, which are used to judge the size of the particles, and the object light beam after passing through the particle stream they are turned perpendicular to the initial beam and again passed through a stream of particles, while the expanded object beam is optically conjugated to the original object beam in some areas of the flow and register with the CCD matrix in the expanded beam the interference pattern of the object and reference beams.
В этом случае каждая частица фактически освещается двумя перпендикулярными пучками, а ее голографическое изображение в каждом из пучков несет более полную и точную информацию (чем существующие технические решения) о проекции частицы на плоскость, перпендикулярную оси соответствующего пучка.In this case, each particle is actually illuminated by two perpendicular beams, and its holographic image in each of the beams carries more complete and accurate information (than existing technical solutions) about the projection of the particle onto a plane perpendicular to the axis of the corresponding beam.
На фиг.1 представлена общая схема устройства для реализации способа. На фиг 2. представлен вид изображения голограммы в плоскости регистрации, получаемой при реализации способа.Figure 1 presents a General diagram of a device for implementing the method. In Fig 2. presents a view of the image of the hologram in the registration plane obtained by the implementation of the method.
Устройство содержит источник 1 когерентного света (лазерный излучатель), разделительные призмы 2 и 11, отражательную призму 10 для отражения опорного потока, объектив 3, фокусирующий объектный пучок в некоторую область 6 потока частиц (направление потока перпендикулярно плоскости чертежа). На пути указанного светового пучка последовательно расположены объектив 8, зеркала 9, 4 объектного потока и объектив 5. При этом зеркала 9 и 4 установлены так, что ось объектного светового пучка на выходе объектива 5 перпендикулярна оси пучка на выходе объектива 3. Объективы 8 и 5 установлены так, что передний фокус объектива 8 совпадает с задним фокусом объектива 5 в некоторой точке 14. Объектив 7, соосный с объективом 5, оптически сопрягает указанный выше общий фокус в некоторой точке 14 объективов 8 и 5 с некоторой точкой в плоскости регистрации 14′ (фиг.2) матрицы ПЗС цифровой видеокамеры 12, подключенной к персональному компьютеру 13.The device comprises a coherent light source 1 (laser emitter), dividing prisms 2 and 11, a reflective prism 10 for reflecting the reference flow, a lens 3 focusing the object beam into a certain particle flow region 6 (the flow direction is perpendicular to the plane of the drawing). In the path of the specified light beam, the objective lens 8, the object stream mirrors 9, 4, and the lens 5 are arranged in series. In this case, the mirrors 9 and 4 are mounted so that the axis of the object light beam at the output of the lens 5 is perpendicular to the beam axis at the output of the lens 3. Lenses 8 and 5 set so that the front focus of the lens 8 coincides with the rear focus of the lens 5 at some
Работает устройство по предлагаемому способу следующим образом.The device operates by the proposed method as follows.
Поток частиц (область 6) освещают когерентным лазерным объектным пучком, формируемым источником 1, разделительной призмой 2 и объективом 3. После прохождения потока частиц (область 6) этот объектный пучок системой объективов 8, 5 и зеркал 9, 4 разворачивают перпендикулярно исходному пучку и вновь пропускают через поток частиц (область 6). Указанная система разворота пучка строит в области 6 действительное изображение частицы, причем это изображение соответствует проекции частицы на плоскость, перпендикулярную плоскости объективов 3 и 8, поскольку при построении этого изображения частица освещается объектным пучком от объектива 3. Полученные два изображения в области 6 объективом 7 переносятся в плоскость регистрации. Проходя через светоделительное зеркало 11 данный объектный пучок, несущий информацию о двух изображениях частицы в перпендикулярных плоскостях проекции интерферирует с опорным пучком, который через отражательную призму 10 также поступает в разделительную призму 11. Таким образом, цифровой видеокамерой 12 регистрируется голографическое изображение частицы как в прямом, так и в развернутом пучках.The particle stream (region 6) is illuminated with a coherent laser object beam formed by a source 1, a dividing prism 2 and lens 3. After passing through a particle stream (region 6), this object beam is rotated perpendicular to the original beam by a system of lenses 8, 5 and mirrors 9, 4 and again passed through a stream of particles (region 6). The specified beam rotation system builds in region 6 a real image of the particle, and this image corresponds to the projection of the particle onto a plane perpendicular to the plane of the lenses 3 and 8, since when building this image the particle is illuminated by the object beam from lens 3. The two images obtained in region 6 by lens 7 are transferred in the plane of registration. Passing through the beam-splitting mirror 11, this object beam, carrying information about two images of the particle in the perpendicular planes of the projection, interferes with the reference beam, which also passes through the reflective prism 10 into the separation prism 11. Thus, the holographic image of the particle is recorded by a digital video camera 12, as in direct and in expanded bundles.
Если частица находится точно в общем фокусе объективов 8, 5, то два изображения наложатся друг на друга. Этого можно избежать, если несколько разнести указанные фокусы в направлении потока частиц (на величину, превосходящую максимальный размер частицы).If the particle is exactly in the general focus of the lenses 8, 5, then two images overlap each other. This can be avoided if the indicated foci are slightly spaced apart in the direction of particle flow (by an amount exceeding the maximum particle size).
Таким образом, в плоскости матрицы ПЗС цифровой видеокамеры 12 (в плоскости регистрации) формируются два голографических изображения каждой частицы, соответствующие ее проекциям на две взаимно перпендикулярные плоскости, что значительно повышает информативность данных для оценки формы несферических частиц.Thus, in the plane of the CCD matrix of the digital video camera 12 (in the registration plane), two holographic images of each particle are formed corresponding to its projections onto two mutually perpendicular planes, which significantly increases the information content for estimating the shape of nonspherical particles.
Определение размеров частиц по их голографическим изображениям (цифровая голография и анализ голографических изображений) является известной задачей расчетного характера.The determination of particle sizes from their holographic images (digital holography and analysis of holographic images) is a well-known computational task.
Численное восстановление записанной цифровым способом голограммы производится в соответствии со скалярной теорией дифракции в приближении Френеля для интеграла дифракции Рэлея-Зоммерфельда. Восстановленное дифрагированное поле 
где R(x, y) - комплексная амплитуда опорной волны,where R (x, y) is the complex amplitude of the reference wave,
I(x, y) - распределение интенсивности в плоскости записи голограммы (x, y):I (x, y) is the intensity distribution in the hologram recording plane (x, y):
I(x,y)=|O(x,y)+R(x,y)|2,I (x, y) = | O (x, y) + R (x, y) | 2
где O(x, y) комплексная амплитуда объектной волны.where O (x, y) is the complex amplitude of the object wave.
Уравнение (1) служит отправной точкой для численного восстановления изображения в цифровой голографии в параксиальном приближении.Equation (1) serves as a starting point for the numerical reconstruction of an image in digital holography in the paraxial approximation.
Причем применение цифрового распознавания голографических изображений частиц позволяет хранить в ЭВМ массивы данных о размерах и формах частиц.Moreover, the use of digital recognition of holographic images of particles allows you to store data in the computer about the size and shape of the particles.
Таким образом, рассмотренный способ, в отличие от известных способов, позволяет получить в плоскости регистрации два голографических, соответствующие ее проекциям на взаимно перпендикулярные плоскости, что существенно повышает информативность измерений по сравнению с существующими способами и устройствами.Thus, the considered method, in contrast to the known methods, allows to obtain two holographic in the registration plane, corresponding to its projections onto mutually perpendicular planes, which significantly increases the information content of the measurements compared to existing methods and devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111395/28A RU2558279C1 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Method for holographic analysis of suspended particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111395/28A RU2558279C1 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Method for holographic analysis of suspended particles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2558279C1 true RU2558279C1 (en) | 2015-07-27 |
Family
ID=53762777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014111395/28A RU2558279C1 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Method for holographic analysis of suspended particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2558279C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770567C1 (en) * | 2021-06-26 | 2022-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет», (ДГТУ) | Method for holographic analysis of suspended particles |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1045217A1 (en) * | 1979-03-22 | 1983-09-30 | Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср | Method of producing 3d holographic image |
| RU2039969C1 (en) * | 1992-08-26 | 1995-07-20 | Леонид Викторович Танин | Holographic method of measuring refractivities of liquid and gaseous media |
| US20070104061A1 (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-10 | Checkflix, Inc. | Apparatus and method for analysis of optical storage media |
-
2014
- 2014-03-25 RU RU2014111395/28A patent/RU2558279C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1045217A1 (en) * | 1979-03-22 | 1983-09-30 | Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср | Method of producing 3d holographic image |
| RU2039969C1 (en) * | 1992-08-26 | 1995-07-20 | Леонид Викторович Танин | Holographic method of measuring refractivities of liquid and gaseous media |
| US20070104061A1 (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-10 | Checkflix, Inc. | Apparatus and method for analysis of optical storage media |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770567C1 (en) * | 2021-06-26 | 2022-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет», (ДГТУ) | Method for holographic analysis of suspended particles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9217669B2 (en) | One-dimensional global rainbow measurement device and measurement method | |
| JP3248910B2 (en) | Analysis of particle properties | |
| CA2174946C (en) | Real time suspended particle monitor | |
| Mazumdar | Principles and techniques of schlieren imaging systems | |
| Maeda et al. | Improvements of the interferometric technique for simultaneous measurement of droplet size and velocity vector field and its application to a transient spray | |
| CN108254295B (en) | Method and device for positioning and representing spherical particles | |
| US5748311A (en) | Apparatus and method of particle geometry measurement by speckle pattern analysis | |
| CN109297874B (en) | Holographic real-time measurement method and device for measuring particle size of moving particles | |
| JP2016133466A (en) | Water quality inspection system | |
| CN111156926A (en) | Four-dimensional hyperspectral detection system | |
| CN105866013A (en) | Spherical particle distinguishing method based on two laser interference imaging out-of-focus interference patterns | |
| Go et al. | Three-dimensional volumetric monitoring of settling particulate matters on a leaf using digital in-line holographic microscopy | |
| KR101663740B1 (en) | Laser Scattering Particle Analysis Apparatus and Analysis Method Of The Same | |
| JP6176054B2 (en) | Droplet flow observation method and droplet flow observation apparatus | |
| CN104048813A (en) | Method and device for recording laser damage process of optical element | |
| RU2558279C1 (en) | Method for holographic analysis of suspended particles | |
| JP2018066608A (en) | Light measuring system, and light measuring method | |
| Kaikkonen et al. | A holographic in-line imaging system for meteorological applications | |
| RU2503947C1 (en) | Method of analysis of suspended matter | |
| TWI553291B (en) | System for measuring transparent object by fringe projection | |
| CN108562522B (en) | Method for simultaneously measuring particle size and refractive index | |
| RU2770567C1 (en) | Method for holographic analysis of suspended particles | |
| RU2767953C1 (en) | Suspended particle analysis device | |
| Meyer | Visual inspection of transparent objects physical basics, existing methods and novel ideas | |
| JP2010503832A (en) | Three-dimensional flow measuring device and measuring method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160326 |