基本信息
轻型机载同轴全息粒子成像仪,可搭载于多旋翼无人机飞行平台,为海面、云层、雨雪、沙漠等多场景应用的气溶胶研究提供微粒原位表征的技术支持。
该笼式机载同轴全息粒子成像仪外部由高韧性光聚树脂3D打印密封支撑外壳包裹,内部的笼式刚性结构支撑起了由激光、滤光片、物镜和准直透镜集合而成的准直光路,并配备1us超小曝光且放大倍率(1X-3X)可调的高质量成像系统,3D打印垫片可方便更改粒子采样空间大小和聚焦面以适应不同浓度的粒子采样环境。激光采用usb供电,相机采用usb3.0供电与图像传输,可方便连接至树莓派进行工作。本发明体积小,质量轻,刚度大,成像质量高,组装简单,便于多旋翼无人机携带至空中灵活地进行不同环境下粒子大小、形状、浓度等的采样。
创新点及主要技术优势
轻型机载同轴全息颗粒成像仪与现有技术相比:能提高设备集成度,结合机械结构和光学系统优化,并减少繁琐的光学调节机制,使其能通过机体搭载来进行大气污染物、高空气溶胶等的原位表征,提高设备对不同场景及多数据的适应性,其中包括被测颗粒粒径、形状、浓度及颗粒场三维空间分布,通过成像系统的放大倍率可调,可实现超大粒径范围内,亚微米级至毫米级颗粒大小和形状的精准原位测量及空间分布三维重建,同时采样空间可调,可根据实际应用场景,结合气溶胶浓度与粒径大小,对采样空间进行调节,进一步扩大设备于不同颗粒粒径大小与分布、颗粒形状分布、空间三维分布及浓度高低等微观颗粒测量的应用场景。
性能指标
(1)成像仪重量:1.38 kg (1X) ;1.43kg (2X)
(2)相机功率:3.4W,200mW激光功率:2W
(3)可调放大倍数:0.5-1.75X(1X);1.75-3X(2X)
(4)空间分辨率:3.45 µm/pixel(1X); 1.73 µm/pixel (2X);
(5)可调采样量::1-30mm(不同浓度测试)。
技术成熟度
小批量生产、工程应用阶段
拟转化方式
许可、转让、自行应用或产业化
应用前景
相干光照射微观颗粒场形成的衍射光场与相干参考光形成二维干涉图样,也即全息图,包含微观颗粒的大小和形状信息以及空间三维位置信息,是一种先进的利用相干光的单相机三维成像技术,相对于传统二维成像具有多个数量级的景深优势。
目前,已有的同轴全息颗粒成像仪多是实验室、测试场所等环境中稳定放置的设备或装置,这些颗粒可为微观固体、液体及含等离子体的固液微观颗粒,因此其结构设计并不需要考虑整体机构的紧凑性、便携性,而且占用较多的空间并具有很大的重量,因此并不适合进行多场景的测试使用要求,而且倍率调整的结构比较复杂不易操作,而且结构较为分散,难以轻松地进行多种采样使用。
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