[发明专利]一种基于数字同轴全息测量液滴折射率的方法及装置

权利要求书

1.一种基于数字同轴全息测量液滴折射率的方法，包括以下步骤：

(1)用平行激光束照射被测液滴，液滴的散射光与未受干扰的参考光干涉形成的全息信号通过显微物镜成像在CCD相机的感光芯片上，记录液滴全息图；

(2)根据步骤(1)记录的液滴全息图获得液滴的粒径d和液滴中心位置；

(3)根据液滴全息图作x-z平面的亮度分布图，对液滴的焦点位置进行定位，获得液滴焦点位置和液滴的焦距f，所述液滴的焦距f为液滴中心到焦点的距离；

(4)根据液滴折射率n₀与液滴焦距f、粒径d和空气折射率n_i之间的关系，计算液滴折射率。

2.根据权利要求1所述的基于数字同轴全息液滴折射率测量方法，其特征在于，在步骤(3)中，对液滴的焦点位置进行定位的方法为亮度梯度局部方差法。

3.根据权利要求1所述的基于数字同轴全息液滴折射率测量方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述液滴折射率n₀为：

其中，f是液滴的焦距，d是液滴粒径，n₀是液滴折射率，n_i是空气折射率。

4.一种采用权利要求1-3任一所述方法的基于数字同轴全息测量液滴折射率的装置，其特征在于，所述同轴全息测量装置包括：

信号发射单元，包括用于产生激光的连续激光器和光路调整段，用于产生平行光束照射被测液滴；

信号接收单元，包括显微物镜及CCD相机，用于记录经平行光束照射后液滴散射的物光与未受干扰的参考光干涉形成的液滴全息图；

信号处理单元，连接于信号采集单元之后，用于液滴全息图的处理，获得液滴焦距f和粒径d，并根据液滴折射率n₀与液滴焦距f、液滴粒径d、空气折射率n_i之间的关系计算液滴折射率。

5.根据权利4所述的基于数字同轴全息液滴折射率测量装置，其特征在于，所述激光器的功率为100mW-500mW，激光波长为350nm-700nm的可见波段，相干长度≥10cm。

6.根据权利5所述的基于数字同轴全息液滴折射率测量装置，其特征在于，所述光路调整段包括衰减片、空间滤波器和凸透镜，激光器产生的激光束经衰减片衰减后通过空间滤波器，再经凸透镜准直形成平行光束。

7.根据权利6所述的基于数字同轴全息液滴折射率测量装置，其特征在于，所述空间滤波器由显微物镜和针孔组成，显微物镜放大倍数为10×-50×，针孔孔径为5μm-10μm；所述凸透镜的直径为25mm-50mm，焦距为30mm-100mm。

8.根据权利4所述的基于数字同轴全息液滴折射率测量装置，其特征在于，所述CCD相机的采样频率≥10Hz，所述CCD相机的感光芯片放置于显微镜头的像平面。