[发明专利]采用颗粒微小位移测量装置测量细微颗粒产生位移的方法

说明书

本发明提供了一种采用颗粒微小位移测量装置测量细微颗粒产生位移的方法，激光器发射出的激光通过中间有小孔的第一反射镜，再透过斜槽表面聚焦在颗粒物质上，被激光束照射的样品颗粒产生的散射光入射分束器后，一分为二产生两束激光，一束光被光学分束器反射后入射到上方的第二反射镜后反射回分束器，之后透射过分束器由透镜聚焦被CCD相机接收；另一束光透射过分束器后入射到右侧的第三反射镜，之后反射回分束器后再次被反射，经过透镜聚焦到CCD相机上。CCD相机通过图像卡记录产生的激光散斑图，并传送到计算机进行相关数值计算处理。本发明解决了原有测量装置和方法无法测量颗粒位移的问题；可测量直径在1mm‑1.5mm之间的细微颗粒运动产生的位移。

技术领域

本发明涉及测量颗粒微小位移的测量，尤其涉及一种采用颗粒微小位移测量装置测量细微颗粒产生位移的方法。

背景技术

当前测量颗粒位移和速度场的主要方法有:空间滤波法，基于图像相关的粒子图像速度测量(PIV)，基于流体运动位移的粒子跟踪速度测量(PTV)。其中，空间滤波法测量单个粒子的速度可能比较繁琐，当颗粒浓度较小时，PIV技术不能测量速度梯度较大的颗粒流，而适用于低浓度的PTV方法需要对粒子进行追踪，加大了工作量。激光散斑技术是利用相干光照射在粗糙的物体表面，在空间所形成的散斑，实现物体表面位移和变形检测。它具有可以全场测量，光路简单，调节方便，对环境要求低等特点，能够克服已有测量方法上的不足。

目前的讨论主要基于迈克耳孙的激光散斑术的原理及位移导数与条纹之间的关系。通过相关实验能够证明激光散斑技术在物体离面位移检测中的准确性和有效性。但是由于设计原理的限制，目前的激光散斑法无法用于测量颗粒的微小位移。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种采用颗粒微小位移测量装置测量细微颗粒产生位移的方法，可测量直径在毫米量级的颗粒运动产生的位移。

该颗粒微小位移测量装置，包括：

激光器；

第一反射镜，第一反射镜中间有孔；

斜槽，装有样品颗粒，激光器发射出的激光通过中间有孔的第一反射镜，再透过斜槽表面聚焦在样品颗粒物质上；

分束器，被激光束照射的样品颗粒产生的散射光入射分束器后，一分为二产生两束激光；

第二反射镜和第三反射镜，第二反射镜和第三反射镜分别用于将两束激光反射回分束器；

透镜和CCD相机，经第二反射镜反射回的第一条光路透过分束器经透镜聚焦被CCD相机接收，经第三反射镜反射回的第二条光路激光经过分束器再次反射后经过透镜聚焦被CCD相机接收；

其中，经过透镜的两条光路之间有夹角。

进一步的，还包括图像卡，图像卡与CCD相机和计算机相连，CCD相机通过图像卡记录产生的激光散斑图，并传送到计算机进行相关数值计算处理。

进一步的，斜槽的斜面设置有若干个观测点；

斜槽配置有颗粒收集槽口和颗粒填充口。

进一步的，第一反射镜中间的孔径可调。

本发明采用上述颗粒微小位移测量装置测量细微颗粒产生位移的方法，包括如下步骤：

用激光器作为光源发射激光束，通过中间有孔的反射镜反射出光滑平稳的散射光，由斜槽表面聚焦到颗粒物质；

被激光束照射的颗粒物质产生的散射光入射分束器后，一分为二产生两束激光；

两束激光中，

第一条光路被分束器反射至第二反射镜，第二反射镜将第一条光路原路反射回去并透过分束器后经透镜聚焦被CCD相机接收，