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非接触式高分辨率温度场激光散斑传感方法初探

作　者: 李强
导　师: 李鹏程
学　校: 华中科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 布朗运动动态光散射激光散斑衬比成像高分辨率温度分布测量
分类号: R318.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 35次
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内容摘要

温度测量虽然是一门古老的学科,但是由于热传播形式,以及被测量对象的复杂性和多样性,在很多场合,温度的测量仍然是一件很困难的事。本文提出的非接触的温度场激光散斑传感方法可以实现在无需扫描的情况下动态监测被测对象表面的温度分布及其变化情况,时间和空间分辨率较高,在生物医疗方面有较好的应用前景。悬浮在液体中的颗粒在不停的做布朗运动,其运动的快慢和液体的温度有关,所以可以通过激光散斑成像技术来测量颗粒布朗运动的相对速率,进一步得到液体的温度信息。本方法的关键在于如何通过激光散斑图像计算颗粒运动的相对速率。本文的主要内容和研究结果如下:设计动态光散射实验,通过实验确定了模型溶液散射光强的自相关函数表达形式,进一步推导出激光散斑衬比值和相对速率关系式,为速率的测量打下理论基础。设计实验验证了由激光散斑衬比图像得到的颗粒布朗运动的速率与绝对温度的关系:速率的平方和绝对温度值在一定范围内成线性关系,证明了该温度测量方法的可行性。使用该方法测量了模型溶液表面温度的动态变化情况,重建了温度场的分布,并将测量结果和热电偶测量结果进行对比,显示了本方法良好的空间分辨率和时间分辨率。当然,作为一种新的测温原理和测温方法,本方法还存在很多不足之处,本文也给出了一定的改进建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 温度测量方法简介  8-10
  1.2 分子热运动动能与温度关系  10-11
  1.3 动态光散射原理  11-12
  1.4 研究现状  12-13
  1.5 本文内容与组织结构  13-15
2 散射光强自相关函数及散斑测速研究  15-31
  2.1 激光散斑空间衬比成像技术与测速原理  15-18
  2.2 动态光散射应用原理  18-20
  2.3 动态光散射实验设计  20-25
  2.4 动态光散射实验及数据处理  25-30
  2.5 本章小结  30-31
3 温度分布的激光散斑传感方法  31-47
  3.1 布朗运动速率与温度关系实验  31-34
  3.2 动态温度分布的散斑传感实验  34-41
  3.3 温度分布的激光散斑传感方法性能分析  41-44
  3.4 存在的不足与改进办法  44-45
  3.5 本章小结  45-47
4 总结  47-49
  4.1 本文主要内容  47-48
  4.2 展望  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-54
附录攻读硕士学位期间发表的论文目录  54

非接触式高分辨率温度场激光散斑传感方法初探

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