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原文传递基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置及检测方法

专利名称：	基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置及检测方法
摘要：	本发明涉及一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，包括沿着光束照射方向依次布置的激光器、第一偏振镜、扩束器、气体收集装置、物镜、萨格纳克干涉仪、第二偏振镜和CCD相机；所述CCD相机电连接计算机；所述气体收集装置包括均呈中空状的气体流动腔体和气体扩散腔体；气体流动腔体的顶部和气体扩散腔体的底部均设有相应大小的缺口，且气体流动腔体与气体扩散腔体的腔体空间由两者的缺口处连通；气体流动腔体的不同侧面处分别设有进气口和出气口。相应的，本发明还提供了一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测方法。本发明能够清晰、全面的获取到气溶胶粒子的状态信息，提高了气溶胶粒子检测的准确率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	合肥工业大学
发明人：	李保生;赵伟南;李京轩;陈丽娟;陈林林;胡峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910654632.2
公开号：	CN110441324A
代理机构：	合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王挺
分类号：	G01N21/94(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	230009安徽省合肥市屯溪路193号
主权项：	1.一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，其特征在于：包括沿着光束照射方向依次布置的激光器(1)、第一偏振镜(2)、扩束器(3)、气体收集装置(4)、物镜(5)、萨格纳克干涉仪(6)、第二偏振镜(7)和CCD相机(8)；所述CCD相机(8)电连接计算机(9)。 2.根据权利要求1所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，其特征在于：所述气体收集装置(4)包括均呈中空状的气体流动腔体(41)和气体扩散腔体(42)；所述气体流动腔体(41)的顶部和气体扩散腔体(42)的底部均设有相应大小的缺口，且气体流动腔体(41)与气体扩散腔体(42)的腔体空间由两者的缺口处连通；所述气体流动腔体(41)的不同侧面处分别设有进气口(43)和出气口(44)；所述气体扩散腔体(42)设为透明体，由所述激光器(1)发出的光束穿过所述气体扩散腔体(42)。 3.根据权利要求2所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，其特征在于：所述气体流动腔体(41)设为长方体，所述进气口(43)和出气口(44)分别位于气体流动腔体(41)的相对的两个侧面上；所述气体扩散腔体(42)设为长方体，所述激光器(1)发出的光束垂直穿过气体扩散腔体(42)的面积最大的两个平行面。 4.根据权利要求2所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，其特征在于：所述气体流动装置(4)与物镜(5)之间的间距等于物镜(5)的工作距离；所述CCD相机(8)设置为面阵工作模式。 5.根据权利要求2所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，其特征在于：所述扩束器(3)与气体收集装置(4)之间设有光阑(10)。 6.根据权利要求5所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测装置，其特征在于：所述激光器(1)、第一偏振镜(2)、扩束器(3)、光阑(10)、气体扩散腔体(42)、物镜(5)、萨格纳克干涉仪(6)的入射端口的中心点均位于由激光器(1)射出的光轴所在的直线上；所述萨格纳克干涉仪(6)的出射端口、第二偏振镜(7)、CCD相机(8)靶面的中心点均位于由萨格纳克干涉仪(6)的出射端口射出的光轴所在的直线上。 7.一种根据权利要求2～6任一项所述的基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，将标准分划板置于气体收集装置(4)的位置，打开激光器(1)，CCD相机(8)探测得到标准分划板的全息干涉图，并将标准分划板的全息干涉图传输至计算机(9)对其进行数值重建，即先对所述标准分划板的全息干涉图进行傅里叶变换得到标准分划板的全息干涉图的频域图，再对标准分划板的频域图进行滤波处理，然后利用角谱法对标准分划板的处理后的频域图进行重建，最终得到标准分划板的再现图； S2，在所述再现图中的任意相邻的两个刻度的相应位置处标注坐标，得到坐标(X1,Y1)和坐标(X2,Y2)，其中X1＝X2；设定所述再现图中的每个像素点的大小为L，则两个刻度的间距Δd为： Δd＝\|Y1-Y2\|*L； S3，设定所述标准分划板的刻度间距为DIV，则本检测装置的放大倍数F为： F＝Δd/DIV； S4，将步骤S1中的标准分划板换成气体收集装置(4)，将待检测气体由进气口(43)处输入，并由出气口(44)处输出；所述CCD相机(8)探测并得到某一时刻气体扩散腔体(42)内气溶胶粒子的全息干涉图； S5，将气溶胶粒子的全息干涉图传输至计算机(9)对其进行数值重建，即先对所述气溶胶粒子的全息干涉图进行傅里叶变换得到气溶胶粒子的全息干涉图的频域图，再对气溶胶粒子的频域图进行滤波处理，然后利用角谱法对气溶胶粒子的处理后的频域图进行重建，最终得到气溶胶粒子的再现图； S6，利用分支切割算法对气溶胶粒子的再现图进行相位解包裹，得到解包裹后的相位图，并通过MATLAB软件绘制得到气溶胶粒子的三维相位图； S7，由气溶胶粒子的三维相位图可以得到气溶胶粒子的个数、形状和显示大小M，则气溶胶粒子的实际大小N为： N＝M/F。 8.根据权利要求7所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测方法，其特征在于，还包括步骤S8： S8，通过气溶胶粒子的形状、实际大小N，判断得到待检测气体中主要污染物成分，进而针对不同污染物成分采取对应的治理措施。 9.根据权利要求7所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，将待检测气体由进气口(43)处输入，并由出气口(44)处输出时，将吹气泵的出气端通过软管与进气口(43)连接，将吸气泵的进气端通过软管与出气口(44)连接；所述吹气泵和吸气泵采取间歇性工作，避免气溶胶粒子运动速度过快，CCD相机(8)难以捕捉探测。 10.根据权利要求7所述的一种基于萨格纳克干涉仪的气溶胶粒子的检测方法，其特征在于：所述步骤S7中，在获取气溶胶粒子的个数、形状和显示大小M之前，将气溶胶粒子的三维相位图绕X轴旋转90°，然后从气溶胶粒子的三维相位图的Z轴角度检测，即可得到气溶胶粒子的个数、形状和显示大小M。
所属类别：	发明专利