Лазерная рефрактографическая система диагностики диффузионного слоя жидкости

• Автор: Крикунов, Антон Валерьевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
1Л Современные методы диагностики оптически неоднородных сред
1.2 Теневые методы исследования неоднородных сред
1.3 Сканирующие методы диагностики градиента показателя преломления
1.4 Лазерные рефрактографические методы
1.5 Выводы по разделу
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОГО РЕФРАКТОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ ШИРИНЫ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ ЖИДКОСТИ
2.1 Теория рефракции плоского лазерного пучка в диффузионном слое жидкости
2.2 Компьютерное моделирование 20-рефрактограмм
2.2.1 Алгоритм расчета траекторий лучей в плоско-неоднородном слое
2.2.2 Расчет плотности световых лучей на экране
2.2.3 Зависимость вида рефрактограммы от угла наклона плоского лазерного пучка
2.2.4 Компьютерное моделирование рефрактограмм для различного положения экрана
2.2.5 Зависимость максимального отклонения плоского лазерного пучка от полуширины диффузионного слоя и показателя преломления нижней жидкости
2.2.6 Расчет рефрактограмм для уединенных внутренних волн в
стратифицированной жидкости
2.3 Компьютерное моделирование ЗБ-рефрактограмм
2.3.1 Алгоритм расчета ЗВ-рефрактограмм
2.3.2 ЗБ-рефрактограммы распространения лазерного пучка внутри
исследуемой неоднородной среды
2.3.4 ЗБ-рефрактограммы для различного угла наклона пучка
2.3.5 ЗБ-рефрактограммы для различного показателя преломления нижней
среды
2.4 2Б- и ЗБ-рефрактограммы для различных моделей показателя
преломления диффузионного слоя
2.5 Выводы по разделу
3 ЛАЗЕРНАЯ РЕФРАКТОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ
ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ ЖИДКОСТИ :
3.1 Система формирования плоского лазерного пучка
3.2 Система создания диффузионного слоя жидкости
3.3 Система регистрации рефракционных картин
3.4 Цифровая обработка рефрактограмм
3.5 Анализ погрешностей лазерной рефрактографической системы
3.6 Выводы по разделу
4 ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ РЕФРАКТОГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
4.1 Экспериментальное исследование каустики плоского лазерного пучка. 102
4.2 Экспериментальное исследование толщины диффузионного слоя
4.3 Визуализация ЗВ-рефрактограмм диффузионного слоя жидкости
4.4 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Зондирование среды структурированным лазерным излучением, представляющим собой в простейшем случае узкий осесимметричный пучок, плоский лазерный пучок.
2. Регистрация рефрактограммы на матовом экране цифровым фотоаппаратом.
3. Обработка экспериментальных рефрактограмм с помощью разработанной программы на персональном компьютере.
Созданная в данной работе лазерная рефрактографическая- система используется для измерения толщины диффузионного слоя жидкости, а также визуализации экспериментальных 2D- и ЗБ-рефрактограмм.
1.5 Выводы по разделу
1. В главе приведен анализ различных устройств, применяемых в градиентной рефрактометрии. Более подробно рассмотрены теневые приборы, сканирующие устройства и лазерные рефрактографические методы.
2. В классических теневых методах преимущественно используются некогерентные источники света и широкие практически однородные пучки. Эти методы, в основном, используются для исследования газовых сред с мальм градиентом показателя преломления, где углы отклонения лучей света составляют от десятков секунд до минут. Конструкция данных приборов очень громоздкая и дорогостоящая.
3. Сканирующие методы используют узкие лазерные или коллимирующие некогерентные пучки. Вследствие рефракции пучка можно восстановить только интегральное значение показателя преломления. Данный метод является количественным, но обладает недостаточным пространственным разрешением и скоростью обработки данных.
4. Лазерные рефрактографические методы используют регулярно структурированное когерентное излучение, формируемое на основе специальных оптических элементов непосредственно на выходе источника излучения, что