粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2-單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置整體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明提供一種單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其包括一個(gè)激光器、一個(gè)準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡、一個(gè)三角棱鏡、兩個(gè)反射鏡和兩臺(tái)相機(jī)，激光器通過準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡將光束轉(zhuǎn)換為一束平行光，三角棱鏡和兩個(gè)反射鏡將來自準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡的光束分離成兩路一定距離間隔的干涉光，干涉光經(jīng)過觀測水體到達(dá)兩臺(tái)相機(jī)成像，從而同步記錄兩組全息圖像。
[0026]所述數(shù)字全息裝置還包括濾波器，該濾波器具體由顯微物鏡和針孔組成，通過該濾波器形成一個(gè)點(diǎn)光源干涉球面波。
[0027]所述三角棱鏡鍍有反射膜，將濾波器獲得傳遞的準(zhǔn)直光變?yōu)閮墒?，一路旋轉(zhuǎn)90度角向上傳播，一路旋轉(zhuǎn)-90度向下傳播。
[0028]經(jīng)過三角棱鏡的兩束光分別經(jīng)過兩個(gè)反射鏡再次改變傳播方向，成為兩束平行的光束，兩束光束經(jīng)過觀測空間到達(dá)兩臺(tái)相機(jī)進(jìn)行成像。
[0029]兩臺(tái)相機(jī)高度上相隔一定的距離。
[0030]所述數(shù)字全息裝置還包括以太網(wǎng)線、以太網(wǎng)交換機(jī)和嵌入式圖像采集器，所述兩臺(tái)相機(jī)為以太網(wǎng)接口相機(jī)，通過以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)交換機(jī)連接，利用千兆以太網(wǎng)的同步采集功能，采用嵌入式圖像采集器即可同時(shí)記錄兩臺(tái)相機(jī)的圖像。
[0031]所述激光器具體為干相激光器光源，相干光指頻率相同，振動(dòng)方向也相同，并且相位差保持恒定，這樣的光源可以產(chǎn)生干涉效應(yīng)。
[0032]所述激光器、顯微物鏡，針孔，準(zhǔn)直透鏡，三角棱鏡和兩個(gè)反射鏡安置在一個(gè)T形的水密艙內(nèi)。
[0033]經(jīng)過兩個(gè)反射鏡的兩條平行光束通過水密艙的光學(xué)水密窗口傳遞到相機(jī)。
[0034]所述兩個(gè)相機(jī)也分別安裝在一個(gè)水密艙中。
[0035]所述以太網(wǎng)交換器、嵌入式圖像采集器也安裝在一個(gè)圖像采集水密艙中，該圖像采集水密艙還裝有電池，為激光器，相機(jī)以及圖像采集器提供電能。
[0036]以下采用實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0037]如圖1所示，來自相干激光器I的光經(jīng)過一個(gè)由顯微物鏡2和針孔11組成的濾波器，形成一個(gè)點(diǎn)光源干涉球面波，該球面波通過一個(gè)準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡3，將發(fā)散光束轉(zhuǎn)換為平行光，在平行光光路中設(shè)置一個(gè)鍍有反射膜的三角棱鏡4將平行光變?yōu)閮墒饴?，一路旋轉(zhuǎn)90度角向上傳播，一路旋轉(zhuǎn)-90度向下傳播，這兩路光波分別經(jīng)過兩個(gè)反射鏡10，每個(gè)反射鏡10與水平位置的夾角為45度再次改變傳播方向，成為兩束平行的光束，光束經(jīng)過觀測空間到達(dá)相機(jī)進(jìn)行成像。在經(jīng)過觀測空間時(shí)，照射在懸浮顆粒上的光發(fā)生衍射作用成為物光，沒有照射到懸浮顆粒上的光直接到達(dá)相機(jī)是參考光，相機(jī)成像靶面記錄了參考光和物光的干涉強(qiáng)度和相位變化，通過計(jì)算可以對(duì)空間圖像進(jìn)行重構(gòu)，再現(xiàn)懸浮物的空間變化狀態(tài)。以太網(wǎng)相機(jī)5和以太網(wǎng)相機(jī)9在空間上相隔一定距離，利用以太網(wǎng)線6與千兆以太網(wǎng)交換機(jī)8連接，利用千兆以太網(wǎng)的多度同步采集功能，采用嵌入式圖像采集器7即可同時(shí)記錄兩臺(tái)相機(jī)的圖像。由于相機(jī)5和相機(jī)9在高度上相隔一定距離，因此懸浮顆粒的沉速首先由相機(jī)9觀測記錄，然后經(jīng)過一定的時(shí)間T到達(dá)相機(jī)5再次進(jìn)行記錄，即可精確檢測懸浮顆粒在空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。改善了傳統(tǒng)全息成像只能對(duì)局部區(qū)域懸浮顆粒進(jìn)行觀測的局限性，拓展了觀測空間范圍，提高了實(shí)際觀測的應(yīng)用性能。
[0038]下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的成像應(yīng)用作進(jìn)一步說明。如圖2所示，將激光器I，顯微物鏡2，針孔11，準(zhǔn)直透鏡3，三角棱鏡7和兩個(gè)反射鏡10安置在一個(gè)T形的水密艙內(nèi)12，來自激光器的兩路光束分別經(jīng)過光學(xué)窗口透射到水體空間，一束干涉光經(jīng)過光學(xué)水密窗口 13由相機(jī)5接收，另一束干涉光經(jīng)過光學(xué)水密窗口 13由相機(jī)9接收，兩個(gè)相機(jī)分別安置在水密艙14和17中，構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立的全息成像系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過千兆以太網(wǎng)線6與圖像采集水密艙15相連接，利用嵌入式圖像采集器7對(duì)經(jīng)過千兆以太網(wǎng)交換機(jī)8的兩臺(tái)相機(jī)同時(shí)進(jìn)行采集，在圖像數(shù)據(jù)采集艙內(nèi)裝有電池16，為激光器1，相機(jī)5和相機(jī)9以及圖像采集器7提供電能，形成了一種便攜式的獨(dú)立觀測裝置。該裝置可以實(shí)時(shí)的記錄在一定距離間隔的垂向懸浮顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用全息圖像重構(gòu)軟件可以再現(xiàn)懸浮顆粒在不同垂向?qū)臃秶倪\(yùn)動(dòng)軌跡和沉速，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，減少了采用兩個(gè)激光器光源所產(chǎn)生的功耗問題。
[0039]所有上述的首要實(shí)施這一知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并沒有設(shè)定限制其他形式的實(shí)施這種新產(chǎn)品和/或新方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將利用這一重要信息，上述內(nèi)容修改，以實(shí)現(xiàn)類似的執(zhí)行情況。但是，所有修改或改造基于本發(fā)明新產(chǎn)品屬于保留的權(quán)利。
[0040]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:包括一個(gè)激光器、一個(gè)準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡、一個(gè)三角棱鏡、兩個(gè)反射鏡和兩臺(tái)相機(jī)，激光器通過準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡將光束轉(zhuǎn)換為一束平行光，三角棱鏡和兩個(gè)反射鏡將來自準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡的光束分離成兩路一定距離間隔的干涉光，干涉光經(jīng)過觀測水體到達(dá)兩臺(tái)相機(jī)成像，從而同步記錄兩組全息圖像。2.如權(quán)利要求1所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:所述數(shù)字全息裝置還包括濾波器，該濾波器具體由顯微物鏡和針孔組成，通過該濾波器形成一個(gè)點(diǎn)光源干涉球面波，該球面波通過一個(gè)準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡將光束轉(zhuǎn)換為一束平行光。3.如權(quán)利要求1或2所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:所述三角棱鏡鍍有反射膜，將濾波器獲得傳遞的平行光變?yōu)閮墒饴?，一路旋轉(zhuǎn)90度角向上傳播，一路旋轉(zhuǎn)-90度向下傳播。4.如權(quán)利要求1至3所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:經(jīng)過三角棱鏡的兩束光路分別經(jīng)過兩個(gè)反射鏡在此改變傳播方向，成為兩束平行的光束，兩束光束經(jīng)過觀測空間到達(dá)兩臺(tái)相機(jī)進(jìn)行成像。5.如權(quán)利要求1至4所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:兩臺(tái)相機(jī)高度上相隔一定的距離。6.如權(quán)利要求1至5所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:所述數(shù)字全息裝置還包括以太網(wǎng)線、以太網(wǎng)交換機(jī)和嵌入式圖像采集器。7.如權(quán)利要求1至6所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:所述兩臺(tái)相機(jī)為以太網(wǎng)接口的相機(jī)，通過以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)交換機(jī)連接，利用千兆以太網(wǎng)的多度同步采集功能，采用嵌入式圖像采集器即可同時(shí)記錄兩臺(tái)相機(jī)的圖像。8.如權(quán)利要求1至7所述的單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置，其特征在于:所述激光器具體為干相激光器光源。9.權(quán)利要求1至8所述單激光器懸浮顆粒沉速測量的雙數(shù)字全息成像裝置在海洋監(jiān)測過程中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種單光源雙全息成像的懸浮顆粒沉速測量裝置，其包括一個(gè)激光器、一個(gè)準(zhǔn)直擴(kuò)束透鏡、一個(gè)三角棱鏡、兩個(gè)反射鏡和兩臺(tái)相機(jī)，激光器發(fā)出的干涉光通過準(zhǔn)直透鏡形成平行光束，三角棱鏡和兩個(gè)反射鏡在空間分成相隔一定距離的將平行光束變?yōu)閮墒叫懈缮婀猓瑑墒饨?jīng)過觀測的水體空間后到達(dá)兩臺(tái)相機(jī)成像，從而實(shí)現(xiàn)同步記錄兩個(gè)不同位置的全息圖像。該全息裝置有效的利用一個(gè)激光干涉光源，提供相同質(zhì)量的干涉光束，利用兩臺(tái)以太網(wǎng)相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)在垂線方向上對(duì)不同層面區(qū)域同時(shí)成像，采用目前成熟的商品化圖像處理軟件，可以對(duì)不同距離間隔的懸浮顆粒沉速、尺寸、形狀以及空間軌跡進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)獲取不同高度層面的懸浮顆粒變化數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G03H1/08
【公開號(hào)】CN105607452
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610004468
【發(fā)明人】于新生, 楊震
【申請(qǐng)人】中國海洋大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月4日