1、多相流在能源等工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛應(yīng)用，深入了解多相流機(jī)理有賴于對多相流中顆粒相的三維定量測量。全息術(shù)是一種真正的三維照相技術(shù)，在三維測量中具有巨大的潛力，應(yīng)用數(shù)字全息技術(shù)對顆粒流場進(jìn)行三維測量研究具有重要的科學(xué)意義及實(shí)用價值。針對數(shù)字顆粒全息同時測量瞬態(tài)顆粒場的三維位置、粒徑形貌、三維速度甚至旋轉(zhuǎn)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。
　　在顆粒全息理論上，基于廣義米散射理論，建立了橢圓高斯波束入射下多顆粒、任意角度的數(shù)字

2、顆粒全息模型，發(fā)現(xiàn)了顆粒全息圖條紋具有同心橢圓環(huán)、同心圓環(huán)、馬鞍形雙曲線和平行條紋四種典型的條紋結(jié)構(gòu)，應(yīng)用德拜級數(shù)揭示了近場下透明球形顆粒的側(cè)向全息圖具有雙圓環(huán)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。應(yīng)用矩陣光學(xué)，建立了具有透鏡成像系統(tǒng)的顆粒同軸全息圖模型，獲得了聚焦、離焦甚至象散成像系統(tǒng)中顆粒的全息特性，該模型可以用于描述如圓管等曲面容器內(nèi)顆粒全息測量系統(tǒng)。結(jié)合顆粒光散射與ABCD矩陣光學(xué)，提出了聯(lián)合光散射與光衍射的任意方向上、具有透鏡成像系統(tǒng)的顆粒光學(xué)成像

3、測量系統(tǒng)模型。
　　在顆粒全患圖信息處理上，通過在傳統(tǒng)對稱重建核函數(shù)上增加相位補(bǔ)償?shù)闹亟ㄒ蜃?，提出了改進(jìn)卷積重建算法與非對稱小波重建算法，重建具有象散的橢圓高斯激光光束照射下的顆粒全息圖;對比研究發(fā)現(xiàn)，基于小波域內(nèi)亮度梯度局部方差方法能有效定位重建的氣相、固相和液相顆粒。發(fā)現(xiàn)在DHPTV的兩幀顆粒全息圖中，重建顆粒聚焦曲線在z軸上具有空間相關(guān)性，提出了利用聚焦曲線的空域互相關(guān)直接獲取顆粒三維速度，從而避免顆粒z軸定位誤差而引起三維

4、速度誤差;指出了DHPTV測量非球形顆粒旋轉(zhuǎn)時，顆粒尺寸、速度、旋轉(zhuǎn)速度需滿足的關(guān)系式，旋轉(zhuǎn)速度可以通過重建顆粒圖像的形貌特征點(diǎn)匹配技術(shù)來測量。
　　構(gòu)建了數(shù)字顆粒全息測量系統(tǒng)，系統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量顆粒形貌粒徑，在80.0mm到240.0mm范圍內(nèi)的顆粒定位絕對誤差小于500μm，相對誤差小于2.5％，z軸位移誤差平均值約50μm，位移相對誤差為10％左右。采用CPU+GPU異構(gòu)并行重建全患圖，處理速度提高了15倍