实时数字全息测量温度场研究

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数字全息技术研究

数字全息技术的应用
工业检测
数字全息技术可以用于工业检测领域，如机械零件的表面质量检测、电子元件的微观结构检测等。通过数字全息技术，可以快速、准确地获取物体的三维图像，提高检测的效率和精度
数字全息技术的应用
数字全息技术的应用
医疗诊断
数字全息技术可以用于医疗诊断领域，如口腔医学、眼科医学等。通过数字全息技术，可以获取人体内部的高清三维图像，为医生提供更准确的诊断依据
数字全息技术的原理
物光的再现
物光的再现是通过光的相干性实现的。当用相同的光源照射全息图时，全息图会散射出与原始物光相同的衍射光，形成物光的再现。这个再现的物光可以被观察到，作为物光的第二步记录
数字全息技术的原理
数字全息技术的原理
再现像的观察
再现像的观察是通过光学成像系统实现的。当用光学成像系统将再现的物光投射到屏幕上时，可以看到与原始物体相似的三维图像。这个图像可以被捕捉并记录下来，作为物光的第三步记录
20XX
数字全息技术研究
-
1 数字全息技术的原理 2 数字全息技术的应用 3 数字全息技术的发展
数字全息技术研究
1
数字全息技术研究 2
3
数字全息技术是一种利用数字信号来记录和重现物体的三维图像的技术
它通过将物体照射在激光或其他相干光源上，产生干涉图案，然后利用数字传感器记录干涉图案，再通过计算机重建物体的三维图像
2
像速度和更广泛的应用领域
3
以下是数字全息技术的一些发展趋势
数字全息技术的发展
更高的分辨率
随着光学技术和计算机技术的不断发展，未来的数字全息技术将具有更高的分辨率，能够提供更加清晰、细致的三维图像。这将有助于科学家更好地理解微观世界和复杂系统的规律和现象

实验25 数字全息及实时光学再现实验

离轴无透镜傅里叶变换全息：
② 再现：会聚球面波照明再现光路
实共轭像
实原始像
图2 无透镜傅里叶变换全息图再现示意图
离轴无透镜傅里叶变换全息：
jk 2 C ( x, y) exp ( x y 2 ) 2 z0 像光场复振幅分布
基于菲涅耳衍射
再现参考光
jk 2 2 U ( xi , yi ) exp ( xi yi ) F h( x, y) U0 ( xi , yi ) U1 ( xi , yi ) U1 ( xi , yi ) 2 z 0
2、可视数字全息（数字记录，光学再现）可视数字全息分为两个过程，一是将一副图片通过计算软件得到其全息图，二是将得到的全息图加载到空间光调制器上，在光路中将物信息再现出来。 1）仍以图 “大恒”为例讲述本实验过程，图片为1024*1024，打开操作软件，在软件中加载此图片：
2）参考实验1中获得全息图的方法，可得到下面得到“大恒”的计算全息图，如下图，将图像存储到指定文件夹中，图片大小为1024*1024，格式为bmp，记录距离为100mm，物体大小20mm条件下的全息图。
( z0 )2 R0o( xr xi , yr yi ) exp
jk 2 ( xi yi2 2 xi xr 2 yi yr ) 2 z0
离轴无透镜傅里叶变换全息：
实共轭像复振幅
基于菲涅耳衍射
jk 2 J 1 ( xi , yi ) O ( f x , f y ) R0 exp ( xr yr2 ) 2 z0
探究数字全息在测量方面的应用
实验原理
1.全息图记录：
h ( x , y ) u ( x , y ) r ( x , y ) uu R ur u r

全息测量技术在测绘中的应用

全息测量技术在测绘中的应用随着科学技术的不断发展，全息测量技术作为一种非接触式、高精度的测量方法正在测绘领域得到越来越广泛的应用。

全息测量技术通过记录物体的全息图像，可以从中得到物体的三维形状、尺寸、位移等信息，具有快速、精确、无损伤等优点，从而在测绘领域发挥着重要的作用。

首先，全息测量技术在地理信息系统（GIS）中的应用十分广泛。

全息测量技术通过获取地理空间数据和属性数据，并进行全息记录和分析，可以实现对地理信息的高精度测量和三维重建。

例如，在城市规划中，可以利用全息测量技术对地表形状、建筑物高度等进行精确测量，有助于制定科学合理的城市规划方案。

在土地资源调查中，全息测量技术可以帮助测绘人员准确测量土地的边界和面积，提高土地资源的利用效率。

除此之外，全息测量技术还可以应用于自然灾害监测和风景名胜的保护等领域。

其次，全息测量技术在海洋测绘中也发挥着不可替代的作用。

海洋测绘是指对海洋领域地形、水深、地质、生物等进行测量和观测，以获取相关数据并绘制海图、海底地图等。

全息测量技术可以应用于海洋测绘中的多个方面。

例如，可以利用全息测量技术对海底地形进行高精度测量，以获取海洋地形的三维模型，有助于海洋地质研究和海洋资源勘探。

另外，全息测量技术还可以用于测量海水的水体温度、盐度等物理参数，对海洋环境进行综合评估和监测。

此外，全息测量技术在航空测绘中也发挥着重要作用。

航空测绘是指利用航空器对地面进行测量和观测，通过获取航空影像、摄影测量数据等，制作地图、测绘图和遥感图像等。

全息测量技术可以应用于航空测绘中的地形测量、航迹测绘、三维重建等方面。

例如，在飞机飞行过程中，可以利用全息测量技术对地形地貌进行测量，得到地形图和地质图，从而为航空器提供飞行导航和安全预警。

此外，全息测量技术还可以应用于矿产资源勘探、道路建设规划等领域。

综上所述，全息测量技术在测绘中的应用广泛且重要。

它不仅可以对地理空间数据进行高精度测量和分析，还可以为地理信息系统、海洋测绘和航空测绘等领域提供准确的数据支持。

温度实时显示实验报告

实验名称：温度实时显示实验实验日期：2021年X月X日实验地点：实验室一、实验目的1. 了解温度实时显示系统的工作原理。

2. 掌握温度传感器的使用方法。

3. 熟悉温度实时显示系统的搭建过程。

4. 提高实际操作能力。

二、实验原理温度实时显示系统主要由温度传感器、数据采集模块、显示模块和电源模块组成。

温度传感器用于检测环境温度，数据采集模块将温度传感器的信号转换为数字信号，显示模块将数字信号转换为可视化的温度值，电源模块为系统提供稳定的电源。

三、实验仪器与材料1. 温度传感器：DS18B202. 数据采集模块：Arduino Uno3. 显示模块：LCD16024. 连接线：杜邦线5. 电源模块：9V电池6. 实验平台：面包板四、实验步骤1. 准备实验材料，搭建实验电路。

2. 编写Arduino程序，实现温度数据的采集和显示。

3. 将程序上传至Arduino板。

4. 启动实验，观察温度实时显示效果。

五、实验结果与分析1. 实验结果在实验过程中，成功搭建了温度实时显示系统，并实现了温度数据的实时采集和显示。

实验过程中，温度传感器的数据采集模块、显示模块和电源模块均工作正常。

2. 实验分析（1）温度传感器DS18B20具有高精度、高稳定性等特点，能够满足实验要求。

（2）Arduino Uno作为数据采集模块，能够实时读取温度传感器的数据，并通过LCD1602显示屏进行显示。

（3）实验过程中，温度实时显示系统工作稳定，数据采集准确，显示效果良好。

六、实验结论1. 成功搭建了温度实时显示系统，实现了温度数据的实时采集和显示。

2. 温度实时显示系统具有较高的精度和稳定性，适用于实际应用场景。

3. 通过本次实验，掌握了温度传感器的使用方法、数据采集模块的搭建以及Arduino程序的编写，提高了实际操作能力。

七、实验改进与展望1. 在实验过程中，发现温度实时显示系统在极端温度条件下，数据采集和显示效果可能受到影响。

全息测量实验报告

全息测量实验报告实验背景：全息测量被广泛应用于光学、医学、材料科学等领域。

本实验旨在通过全息测量实验，探究光的干涉现象及其在全息成像中的应用。

一、实验目的：通过实验掌握全息测量的基本原理和方法；了解全息成像的理论知识及实际操作过程；探究全息成像技术在实际应用中的优势和局限性。

二、实验仪器与材料：1. 全息照相床；2. 全息干涉记录材料；3. 分束镜、激光器、物镜等光学元件；4. 相应的辅助工具和设备。

三、实验步骤：1. 准备工作：搭建全息测量实验装置，调试激光器及其他光学元件；2. 实验操作：使用全息照相床记录全息干涉图样，进行实时干涉测量；3. 结果分析：观察全息图样，分析干涉条纹及其特征，解读实验结果；4. 记录数据：记录实验操作过程中的关键数据和观测结果，整理实验报告。

四、实验结果与分析：经过实验操作和数据记录，我们成功获取了全息干涉图样，并对其进行了详细分析。

通过观察和比对，我们得出了以下结论：1. 全息成像具有高分辨率、全视角等优点，适用于各种光学测量和成像领域；2. 全息成像技术在医学诊断、虚拟现实、光学显微镜等方面有着广泛的应用前景；3. 实验中还发现了全息成像在某些场景下存在像差、干涉条纹扭曲等问题，需要进一步优化和改进。

五、实验总结：通过本次全息测量实验，我们深入了解了全息成像技术的原理和特点，掌握了基本的实验操作方法。

同时，也意识到了全息成像在实际应用中可能遇到的挑战和限制。

因此，我们有必要进一步深入学习和研究，以不断提升全息成像技术的性能和应用范围。

六、参考文献：1. Smith, J. K. “Holographic Imaging for Medical Applications.” Journal of Biomedical Optics, vol. 12, no. 6, 2007, pp. 062106-1-062106-10.2. Brown, L. M. “Practical Guide to Holography.” Springer, 2009.七、致谢：感谢实验指导老师在实验过程中的细心指导和帮助，让我们顺利完成了这次全息测量实验。

基于数字全息层析的温度场三维检测方法

基于数字全息层析的温度场三维检测方法肖文;赵晨晓;潘锋;李艳;杨洪建【摘要】A detecting method for 3⁃D temperature distribution is proposed in combination with digital holographic inter⁃ferometry principle and iterative tomography algorithm. The off⁃axis digital holographic optical path based on fiber optical conduc⁃tion is designed and optimized. The multi⁃angle digital holograms are recorded by rotation. The accurate phase data is calculated by means of the recorded multi⁃angle digital holograms. The obtained multi⁃angle phase distributions are used as projections of iterative tomography algorithm to reconstruct the 3⁃D refractive index distribution. The 3⁃D temperature field can be determined by the quantitative numerical relation between the refractive index and the temperature. Based on the above method,an experi⁃ment system was built up and the experiment verification was carried out. The measured temperature is in good agreement with the prediction temperature distribution. It demonstrates that digital holographic tomography is a feasible and accurate method for temperature field detection.%提出一种结合数字全息干涉测量原理和计算层析迭代原理的温度场三维检测方法。

反射式数字实时全息法对岩石应力场的研究

反射式数字实时全息法对岩石应力场的研究范美霞;张永安;李忠芳【摘要】为了能够实时方便快捷地研究岩石在受压下的应变情况,采用数字实时全息的方法,将1块15cm×15cm×1.5cm的岩石装在3维加力架上作为研究对象,在数字实时全息的光路中用CMOS采集记录下岩石在不同条件下受压应变过程中的应力场分布及其变化情况的干涉条纹,并将这一个视频文件用MATLAB编程语言做还原处理,得到了岩石在常温条件下、温度变化条件下、预打孔条件下受压应变时实时的变化情况.结果表明,数字实时全息法是一种高精度、无损、全场的检测方法.数字实时全息法不仅能够方便快速地得到岩石在不同受力条件下实时的变化情况,而且还能够得到与岩石类似的其它材料的受力应变的情况.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】4页(P502-505)【关键词】全息;应力场;数字实时全息法;动态变化【作者】范美霞;张永安;李忠芳【作者单位】昆明理工大学,激光应用研究所,昆明,650051;昆明理工大学,激光应用研究所,昆明,650051;昆明理工大学,激光应用研究所,昆明,650051【正文语种】中文【中图分类】O438.1引言近年来对岩石的研究越来越多，岩石作为一种天然地质材料，是经过漫长地质作用形成的各种矿物的天然集合体，是宏观尺度上岩体的基本组成单元，具有明显非均质性的复杂材料。

在不同条件下岩石受力发生的是一个复杂的变化。

目前，国内外人士一致认为岩石的变形破坏不是一个状态，而是一类非平衡非线性的动态演化过程，由于自然状态下岩石的组成、结构、受荷历史和应力环境等都非常复杂，关于岩石变形破坏问题的研究，在岩石力学的不同发展阶段,随着人们对客观事物认知能力和交叉学科发展水平的不同,也呈现出不同的态势，主要是沿着数学力学分析方法[1]和实验测量方法[2]两大途径发展的。

一些近代物理和实验力学方法已经有效地应用于岩石的变形[3]和微观实验测量中。

测绘技术中的全息测量技术应用指南

测绘技术中的全息测量技术应用指南全息测量技术应用指南概述全息测量技术是一种非接触式测量手段，广泛应用于测绘技术领域。

全息测量技术基于光的干涉原理，可以实现高精度、高效率的测量，对于地理信息系统、三维建模等方面具有重要应用价值。

本文将从测绘技术的角度，介绍全息测量技术的原理、应用领域和操作指南。

一、全息测量技术的原理全息测量技术利用光的干涉原理，通过记录物体表面的光的相位信息，实现对物体几何形态的测量。

全息图像是由物体光场的振幅和相位信息组成的，并具有充分的存储容量，可以同时记录多个视角的信息。

全息测量技术的原理简单而又复杂，需要在实际应用中灵活运用。

二、全息测量技术的应用领域1. 地质测绘全息测量技术在地质测绘中可以实现地表地貌的高精度测量，为地质灾害预测和地质勘探提供重要依据。

通过全息测量技术，可以获取地壳板块运动与变形的信息，对于地震活动的研究和预测具有重要意义。

2. 建筑测量全息测量技术在建筑测量中可以快速获取建筑物的三维形态数据，为建筑设计和改造提供参考依据。

通过全息测量技术，可以实现对建筑物的尺寸、形状和位置的精确测量，提高建筑设计的效率和质量。

3. 电力测量全息测量技术在电力测量中可以实现电力设备的三维形态测量，为电力系统的运行和维护提供支持。

通过全息测量技术，可以实现对电力设备的尺寸、位置和变形情况的测量，为电力系统的安全运行提供重要数据。

4. 矿山测量全息测量技术在矿山测量中可以实现矿山地貌和矿体的三维形态测量，为矿体资源的开采和管理提供参考依据。

通过全息测量技术，可以获取矿床的尺寸、形状和位置信息，为矿山开发和资源储备提供重要数据支持。

三、全息测量技术的操作指南1. 实施前的准备在进行全息测量技术之前，需要做好以下准备工作：(1) 检查设备：确保全息摄影机、激光雷达和计算机等设备正常工作，并校准仪器的参数。

(2) 准备目标物体：清洁目标物体表面，移除遮挡物和反光物，以确保测量过程中光线的正常传播。

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（）２
将温度场变化前后等曝光量记录的两幅全息图
实验光路如示意图１布置，氦氖激光器发出的
作数字相加，然后再进行数字傅里叶变换及滤波处理，可同时再现出温度场变化前后的两个物光波复便振幅ｏｘＹ和Ｏ（Ｙ，（，），）其叠加光强分布表达式为：
９７１
轴对称温度场的测量具有实际指导意义。
２测量原理
通过对式（）行数学反演，可确定被测温４进便
度场内的折射率分布ｎｒ。对于均匀透明介质场，（）根据经典电动力学的知识可以得到折射率是介质密度的函数，Ｇ—Ｄ公式：即
的状态方程：
ＭＰ
介质受照射区域温度分布的信息。当对以此为物光波在温度场随时间变化过程中的不同时刻记录的全
息图分别进行数字处理后，可以再现出相应时刻便穿过温度场的光波的复振幅分布Ｊ。设再现的温度场变化前记录平面上的物光波复振幅分布为：
ＺＨＯＵａ－ｏｇＺｈｎｒｎ
（ｅａｔｅｔｆｈｓｓＳｃｎｒｌｒＥｇｅｒｇＣｌｇ，ｉｎ７０２，ｈｎ）Ｄｐｒｎｙｉ，ｅｏｄＡｉｅｎｉｅｎｏｌｅＸ１０５ＣｉｍｏＰｃｔｌｙｎｉｅａａ
第４卷第８期ｌ
２１０１年８月
激光与红外
ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖ０＿ｌ４１．．Ｎｏ８Ａｕｕｓ，０１ｇｔ２１
文章编号：０１５７（０１０－９６０１０ —０８２１）８０１－４
・
光电技术与系统・
一
种测量温度场的有效方法，具有极好发展和应用前景。
文献标识码：ＡＤ：０３６／．ｓ．０１０８２１．８０９ＯＩ１．９９ｊｉｎ１０ — ７．０１０．１ｓ５
关键词：数字全息；涉计量；干温度场；里叶变换傅
作快速傅里叶变换，获得其空间频谱分布，中分离从并提取出物光波复振幅分布。如果令一束相干平面光波穿过某一存在温度起伏的介质空间，于温度由的起伏导致介质折射率的变化，射光波将携带着透
作者简介：周战荣（９６一）男，士，１７，硕讲师，研究方向为光学信息处理及干涉测量技术。Ｅｍａ：ｒｏｇ６．ｏ－ｉｚ＿ｎ＠１３ｃｎｌｚ收稿日期：０１３２２１－－１０
激光与红外
Ｎ．２１ｏ８０１
周战荣
实时数字全息测量温度场研究
（）一ｌ＝ＰｒＭＫ（）７
Ｏ，）Ｏ（，）ｘ［。Ｙ］（Ｙ＝。Ｙｅｊ（）ｐ咖，（）１其中，。Ｙ和。Ｙ分别为物光波在记录平面０（），（），
上的振幅和相位分布。温度场变化时，质的折射介率分布发生改变，而使物光波的相位分布由从（Ｙ变为。，）但振幅一般不改变。因此，）（Ｙ，可将所再现出的温度场变化后的物光波复振幅分布
中图分类号：Ｎ４Ｔ２７
Ｍｅｓｒｎｅｐｅａｕｅｆｅｄｗｉｈｒａ－ｉｅｄｇｔｌａｕｉｇｔｍｒｔｒｌｔｅｌｔｍｉｉｉａ
ｈｌｇａｈｃｉｔｒｅｏｅｒｏｏｒｐｉｎｅｆｒｍｔｙ
实时数字全息测量温度场研究
周战荣
（第二炮兵工程学院物理教研室，陕西西安７０２）１０５
摘
要：利用数字全息干涉术研究了气流温度场的分布，实验中所采集的干涉条纹图像进行对
傅里叶变换，字低通滤波和傅里叶逆变换处理以消除散斑噪声影响，数确保了气流场干涉条纹相位信息的高对比度和低噪声，并对其进行提取和展开；据理论研究的相位与折射率的关系根求得气流场的温度分布，实验结果与热电测量的结果基本一致，明了实时数字全息干涉术是表
ＡｂｔａｔＤｉｉｌｈｌｇａｈｃｉｔｒｅｏｔｓｕｅｏｍｅｓｒｈｅｅａｕｅｄｓｒｕｉｎｏｉｆｗｅｄＡｆｓｓｒｃ：ｇｔｏｏｒｐｉｎｅｒｍｅｒｉｓｄｔａｕｅｔｅｔｍｐｒｔｒｉｉｔｆａｒｏｆｌ．ａｔａｆｙｔｂｏｌｉＦｕｅｒｎｆｒｆｌｗｄｂｉｉｌｏ－ａｓｆｅｎｎｉｖｒｅＦｕｅａｓｒａｅａｐｉｄｔｉｔｒｒｎｅｆｎｏｒｒｔａｓｏｍｌｅｙａｄｇｔｗ－ｓｉｒｄａｎｅｓｏｒｒｔｎｆｍｒｐｌｏｎｅｅｅｃｉ — ｉｏｏａｌｐｈａｉｒｏｅｆｒｇｓｆｒｒｍｏｉｇｓｅｋｅｎｉｅＳｈｔａｒｌｗｆｌｈｓｎｏａｉｎｉｉｉｈｃｎｒｓａｄｌｗｎｉｅＰａｅｉｕ — ｅｏｅｖｎｐｃｌｏｓ，Ｏｔａｉｏｅｄｐａｅｉｆｒｔｓｎｈｇ — ｏｔａｔｎｏｏｓ．ｈｓｓｎｆｉｍｏ【ｗａｐｄｔａｃｌｔｈｓｉｅｅｃ．ｈｅｅａｕｅｄｓｒｕｉｎｉｏｔｉｅｙｔｅｒｌｔｎｂｔｅｎｐａｅａｄｒ — ｒｐｅｏｃｌｕａｅｐａｅｄｆｒｎｅＴｅｔｍｐｒｔｒｉｔｂｔｓｂａｎｄｂｈｅａｉｅｗｅｈｓｎｅｉｏｏｆｃｉｅｉｄｘＴｅｒｓｈｒｏｓｔｎｔｈａｕｓｍｅｕｅｙｔｅｏｏｐｅＩｉｓｏｎｔａｈｉｉｌｈｌ — ｒｔｎｅ．ｈｅｕｓａｅｃｎｉｅｔｗｉｔｅｖｌｅａｒｄｂｈｒｃｕｌ．ｔｓｈｗｈｔｔｅｄｇｔｏｏａｖｓｈｓｍａｒｐｉｎｅｆｒｍｅｒｉｎｅｅｔｔｏａｕｉｇｔｇａｈｃｉｔｒｅｏｔｓａｆｃｉｅｍｅｈｄｆｒｍｅｓｒｎｍｐｒｔｒｅｄａｄｔｅｍｅｓｒｇｐｅｉｉｎｃｎｂｒａ — ｙｖｏｅｅａｕｅｆｌｈａｕｎｒｃｓｏａｅｇｅｔｉｎｉ
物理量的信息以干涉条纹的形式记录下来，如何从干涉条纹图像中提取被测物理量的数据是制约数字
全息发展和应用的一个瓶颈。本文将数字全息技术应用于气流场的温度测量中，重点研究从温度场干涉条纹图像中提取对应的
『，
＝＾
（）５
ｐ
式中，Ｐ为介质密度；Ｋ为格拉德斯随气体种类不同而不同。研究气体流场温度分布时，中的压力通常被其认为是常数，并且其密度和温度近似满足理想气体
，，）＝ｌ，）＋Ｏ（Ｙｌ（ＹＤ（Ｙ，）
：
激光束，经扩束、准直后，由分束镜Ｂ１分为两束，Ｓ其中一束光垂直穿过待测温度场￡，后经全反射镜
１引言
生物体检测等方面 ¨ 。但在实际测量中，测量ｊ被
数字全息术是一种光学全息、计算机处理和电子图像记录相结合的新型成像技术，有数字化处具理、位相场的定量分析和实时性的显著优点，已成为光信息处理领域的一个研究热点。尤其随着高性能
ｌｍｐｏｅｙｉｒｖｄ．
Ｋｅｒｓｄｇｔｏｏａｈｃ；ｔｒｒｍｅｒｔｍｐｒｔｒｅｄＦｕｉｒｔｎｆｒｙｗｏｄ：ｉｉｈｌｇｐｉｉｅｆｏｔｅｅａｕｅｆｌ；ｏｒａｓｏｌａｒｎｅｙ；ｉｅｒｍ
具有全场、无干扰、非接触、测量精度高和三维可视化ｉ量等优点，内外一些学者在该领域做了很多９１０国工作，并取得了较大进展，其应用范围已经扩展到粒
子场测试、形貌测量、动测量、料物理性质检测、振材
机场、燃烧场、飞行器流场等ｌ。因此，６一研究二维
ｐ丽
（）６
式中，Ｐ为气体压强；Ｔ为温度；为气体分子量；ＭＲ
为气体常数。在气体流场温度分布的测试中，由干涉条纹可求得气体受扰动前后折射率的改变量为Ａ（）又ｎｒ，从式（）６和式（）出气体折射率和温度的关系：７导