Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件的开发与研究

摘要

铝丝电爆制备纳米粉的过程会伴随等离子体的产生，等离子体的产生过程是影响纳米粉质量的重要因素。利用Mach-Zehnder激光干涉法，通过相机获取瞬态干涉条纹的分布，由此可以测量出爆炸过程中等离子体的浓度。
　　电爆炸产生等离子体的时间只有几微秒，激光的脉宽为纳秒量级，相机快门时间为毫秒量级，为了同步激光发射，金属丝爆炸，相机拍照，我们研制了同步控制系统。为了尽量减少爆炸过程中背景光在相机中的积累，得到对比度高的干涉条纹，设计了相机反相工作机制。进行图像处理时，采用激光透过率测定等离子体浓度。为了计算机自动识别同一组次的背景光条纹和爆炸条纹，并快速获得图像信息，我们采用了一套统一的图像命名规则，此图像命名规则贯穿整个系统控制软件。为了保证软件各个模块稳定工作以及整个系统软件稳定工作，我们对Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件进行了单元测试和集成测试。最终生成各个时间段等离子体浓度的三维分布图。
　　本论文首先讨论了整个项目的基本概况，提出Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件的任务要求；然后论述了光学平台控制软件的基本架构和基本功能；接着讨论爆炸图像的拍摄，同步控制系统软件的搭建，相机反相工作的原理；然后论述了图像处理软件；最后对Mach-Zehnder干涉仪软件系统进行测试，生成等离子体浓度分析报告。
　　Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件包括光学系统控制软件，同步控制系统软件，图像处理软件。光学系统控制软件主要使用C＃语言快速搭建；同步控制系统软件主要以相机反相工作原理为核心，确保精准抓拍到高质量图像；图像处理软件使用MATLAB GUI搭建界面，使用MATLAB编写图像处理算法代码。

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第一章 绪 论

1.1 Mach-Zehnder激光干涉法项目背景

1.2 等离子体的研究

1.3 测量电爆过程中等离子体浓度发展状况

1.4 Mach-Zehnder激光干涉仪概要

1.5 Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件

1.6 本文主要工作

第二章 光学系统控制软件的开发与研究

2.1 PHC系列USB2.0 CMOS工业相机的特点和参数

2.2光学系统控制软件的开发语言及开发平台

2.3 光学系统控制软件的特点和功能

2.4光学系统控制软件软件的架构

2.5 本章小结

第三章 同步控制系统软件的开发与研究

3.1同步控制的要点

3.2 同步控制系统软件的核心

3.3 同步控制系统的主要界面

3.4 本章小结

第四章 图像处理软件的开发与研究

4.1 图像处理算法的研究

4.2 图像处理软件的开发框架及界面

4.2 本章小结

第五章 软件测试及仪器测试效果分析

5.1 软件测试的概要

5.2 Mach-Zehnder干涉仪系统控制软件测试

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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