基于光路补偿的数字全息干涉法测量液相扩散系数

黄子珊 , 林佳茂 , 翁佳炫 , 邓军灿 , 陈俊旭, 彭 力

doi:10.16854 / j.cnki.1000- 0712.210094

大学物理 >

2021 , Vol. 40 >Issue 9: 76

DOI: https://doi.org/10.16854 / j.cnki.1000- 0712.210094

大学生园地

基于光路补偿的数字全息干涉法测量液相扩散系数

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1.华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州 510006; 2. 华南师大(清远)科技创新研究院有限公司，广东清远 5115173; 3. 华南师范大学物理国家级实验教学示范中心，广东广州 510006

黄子珊(2000—)，女，广东佛山人，华南师范大学物理与电信工程学院2018 级本科生.

收稿日期: 2020-07-13

修回日期: 2021-02-14

网络出版日期: 2021-09-24

基金资助

国家自然科学基金(61975058)资助

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Measurement of liquid diffusion coefficient by digital holographic interferometry based on optical path compensation

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1. School of Physics and Telecommunication Engineering， South China Normal University， Guangzhou， Guangdong 510006， China; 2. SCNU Qingyuan Institute of Science and Technology Innovation Co. Ltd.， Qingyuan， Guangdong 511517， China; 3. National Demonstration Center for Experimental Physics Education， Guangzhou， Guangdong 510006， China

Received date: 2020-07-13

Revised date: 2021-02-14

Online published: 2021-09-24

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摘要

液相扩散系数的测量在工业生产中有着重要的作用. 本文基于光路补偿方法，利用Mach- Zehnder 干涉光路测量液相扩散系数.

激光全息干涉光路的物光和参考光分别经过扩散槽和补偿槽，当扩散槽内待测液体扩散时，干涉图样会发生变化，通过条纹判别法，对两张不同时刻的干涉图样进行图像处理即可得到扩散系数.

图像处理时需要对图像进行小波去噪和频域滤波，将滤波后不同时刻干涉图样叠加后，用DCT

变换的最小二乘相位展开算法，对叠加图进行相位离散得到相位变化图，通过读取其浓度变化最大值之间的距离即可求出液相扩散系数.

关键词： 激光全息干涉光路; 光路补偿; 条纹判别法; 扩散系数; DCT 变换

本文引用格式

黄子珊 , 林佳茂 , 翁佳炫 , 邓军灿 , 陈俊旭, 彭力 . 基于光路补偿的数字全息干涉法测量液相扩散系数[J]. 大学物理, 2021 , 40(9) : 76 . DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.210094

Abstract

The measurement of liquid diffusion coefficient plays an important role in

industrial production. In this paper， based on the optical path compensation method， the

Mach-Zehnder interferometric optical path is used

to measure the liquid diffusion coefficient. The object light and the reference light of a laser

holographic interference path passed through the diffusion groove and the compensation groove

respectively. When the liquid to be measured

diffused in the diffusion groove， the interference pattern would change. The diffusion

coefficient can be obtained by

image processing of two interference patterns at different times by fringe

discrimination method. Wavelet deposing

and frequency-domain filtering are required for image processing. After the interference

patterns at different times are superimposed after filtering， the phase changes are obtained

by phase discretization of the superimposed images using the least square phase unwrapping

algorithm of DCT transform. The liquid phase diffusion coefficient can be

obtained by reading the distance between the maximum concentration changes.

Key words： laser holographic interference optical path; optical path compensation; fringe discrimination; dif- fusion coefficient; DCT transform

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