Экспериментальная и компьютерная визуализация рефракции структурированного излучения

Научная библиотека Комментариев к записи Экспериментальная и компьютерная визуализация рефракции структурированного излучения нет

О.А. Евтихиева, И.Л. Расковская, Б.С. Ринкевичюс, Н.М. Скорнякова, А.В. Толкачев // Всероссийская конференция по фотонике и нформационной оптике Сборник научных трудов. 2012, с: 20-22, УДК 535(06)+004(06)

Представлены результаты визуализации рефракции структурированного излучения в жидких и газовых средах с неоднородностями показателяпреломления, обусловленными наличием градиентов полей термодинамических и других характеристик среды. Описаны принципы получения оптического и лазерного структурированного излучения и методы, основанные на использовании такого излучения в качестве зондирующего.
В [1] в рамках подходов информационной оптики была представлена новая информационно-измерительная технология – лазерная рефрактография (ЛР), основанная на рефракции структурированного лазерного излучения (СЛИ), получаемого с помощью дифракционных оптических элементов (ДОЭ) [2].
Элементной базой преобразования гауссового лазерного пучка в структурированный являются дифракционные оптические элементы (ДОЭ), которые представляют собой пропускающую или отражающую пластинку с тонким фазовым микрорельефом, рассчитанным в рамках теории дифракции. Наиболее перспективными для использования в ЛР являются ДОЭ, фокусирующие лазерное излучение в тонкие линии или малые области пространства, что соответствует структурированному пучку с модуляцией интенсивности. В этом случае элементы структуры пучка непосредственно визуализируются в его сечении и рефрактограммы имеют контурный графический характер, что собственно и послужило причиной появления термина «рефрактография».
Использование в лазерной рефрактографии пучков с такой структурой существенным образом расширяет возможности традиционных лазерных градиентных методов. В представленной работе акцент сделан на методике моделирования и экспериментального получения трехмерных рефракционных изображений СЛИ – 3D-рефрактограмм. Кроме того, проведено обобщение понятия структурированного излучения в рамках рассмотрения принципов теневого фонового метода (ТФМ) [3].
3D-рефрактограмма представляет собой изображение трехмерной поверхности, образованной рефрагирующими в среде лучами от источника СЛИ. Она может быть получена на основе совокупности экспериментальных или расчетных двумерных рефрактограмм в разных сечениях с помощью специальных методов обработки [4], либо экспериментально визуализирована в рассеянном излучении.
Использование цифровых методов регистрации и обработки рефрактограмм позволяет решать обратную задачу восстановления профиля неоднородности и проводить ее количественную диагностику одновременно с визуализацией.
Экспериментально визуализировать находящиеся в канале измерения оптические неоднородности возможно и с помощью теневого фонового метода. В данном случае система визуализации состоит из специально разработанного фонового экрана, на котором и фокусируется видеокамера. Между экраном и видеокамерой располагается исследуемая неоднородность. В качестве экрана может использоваться и случайно структурированный фон естественного происхождения (каменная кладка, листва деревьев и кустов и т.п.). Полученные изображения искаженного под воздействием неоднородности фонового экрана в режиме реального времени передаются в программу обработки или сохраняются в компьютере для последующей обработки, которая осуществляется в несколько этапов. Сначала производится кросскорреляционная обработка изображений неискаженного и искаженного фоновых экранов для получения поля распределения коэффициентов корреляции. Следующим шагом осуществляется процедура калибровки на реальные пространственные координаты и в результате получается поле смещений элементов изображения фонового экрана. В случае необходимости, третий шаг заключается в нормировке на исследуемые физические величины (градиент температуры, давления, плотности). ТФМ позволяет получать как двумерные, так и трехмерные поля неоднородностей. В докладе приводятся схема установки и примеры визуализации тепловых процессов в газах и в жидкости данным методом.

Полное содержание статьи: http://fioconf.mephi.ru/files/2014/07/FIO2012-Sbornik.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top