激光全息干涉法测量液相质扩散系数数字图像处理的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 检测与仪表　化工自动化及仪表，２００８，３５（５）：４６—５０　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　激光全息干涉法测量液相质扩散系数　数字图像处理的研究　费继友，涂娟　（大连交通大学机械工程学院，大连１１６０２８）　摘要：　用Ｈｅ—Ｎｅ激光器、ＣＣＤ和图像采集系统等仪器设备，搭建了数字激光全息干涉法测量液相质扩散系　数的实验系统，并测试获得了浓度为Ｏ．３３　ｍｏｌ／１　ＫＣ１水溶液在２９８．１５　Ｋ温度下的全息干涉图像，采用了图像增　强、全息干涉条纹图再现及相位展开等数字图像处理过程的关键技术对全息干涉图进行处理，得到了相位展开后　物光相位差，经换算后获得了该溶液的质扩散系数。为化工工程上研究替代制冷剂急需的质扩散系数测量提供　了有效的方法。　关键词：数字激光全息干涉法；数字图像处理；质扩散系数；干涉图；水溶液；ＫＣ１　中图分类号：ＴＰ７５１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—３９３２（２００８）０５－００４６－０５　１　引　言　全息干涉条纹图再现及相位展开等数字图像处理　过程的关键技术。　最后测量浓度为０．３３　ｍｏｌ／１　ＫＣ１水溶液在　２９８．１５　Ｋ下的扩散系数，验证实验方法的准确性和　为了应对全球性的气候变暖、生态破坏等现　象，《蒙特利尔议定书》第ｌ９次缔约方大会达成　了氢氯氟烃（ＨＣＦＣ　）于２０３０年完成生产量与消　费量的淘汰。而当前国际上普遍采用的替代制　冷剂是ＨＦＣ　，但是ＨＦＣ　也属于《京都议定书》中　应实施减排的温室气体。目前市场上大量使用　的Ｒ２２制冷剂也将在２０３０年淘汰，即使是替代　Ｒ２２最理想的Ｒ４０４Ａ仍然属于温室减排气体而　可靠性，为化工工程上研究替代制冷剂急需的质扩　散系数测量提供了有效的方法。　２液相质扩散系数的测定　２．１　液相质扩散系数的测量原理　Ｆｉｃｋ第二定律是质扩散系数实验测量和理论推　面临淘汰。面对全球加速推动温室气体减排、减　缓全球变暖趋势、保护臭氧层以及我国绿色环保　可持续发展战略的实施，化工制冷行业迫切需要　找到新的环保制冷剂。而液相分子扩散系数是　描述质量传递的最重要的物性参数，是化工上替　代制冷剂研究急需的主要参数之一，本文通过研　究数字全息干涉法测量液相质扩散系数　原理，　算的理论基础。当扩散被认为是一维时，并假设在　扩散开始前两溶液有明显的分界面。由Ｆｉｃｋ第二　定律可得到质扩散系数Ｄ：　．ｔ．　／ｔ．一１　Ｄ　‘　）　式中：　——溶液浓度变化极值点间的距离；ｔ。，　ｔ．——前后两张全息图的曝光时间。　用ＣＣＤ传感器取代双曝光全息干涉法和实时全　息干涉法中的感光干板，物光和参考光由分光棱　由式（１）可知质扩散系数Ｄ主要与参数ｔ。，ｔ。和　的测量有关。ｔ。和ｔ　可以通过计算机硬件时钟　获得，而物光相位差△‘Ｄ的变化和溶液浓度△ｃ　的变　化之问的关系为：　＝　镜聚合在一起，直接使用ＣＣＤ传感器记录干涉条　纹图。数字全息干涉法的相于光波是采用时间　分隔法而获得的，随着时间的推移，物体的实际　状态发生变化，干涉条纹图也随之相应地发生变　化。由于折射率和溶液浓度存在着一一对应关　系，可以通过分析不同时刻的干涉条纹图获得溶　液浓度的变化，通过换算进而得到质扩散系数。　本文利用ＭＡＴＬＡＢ软件对数字图像采集系统　记录的全息图进行分析处理，清晰再现了干涉条纹　图，应用了全息图的预处理、数字图像的频域滤波、　Ａｃ２２＿＿￣ｒｌ＿　（２）　式中：　——浓度变化和折射率变化之问的比例系　数；Ａ——物光波长；Ｚ——扩散槽厚度。　由物光相位差的变化找到浓度变化的极值点　，最终求出了质扩散系数Ｄ。　收稿日期：２００８－０８．１１（修改稿）　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０６７６０６９）　维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期　费继友等．激光全息干涉法测量液相质扩散系数数字图像处理的研究　。４７・　ｚ．２实验台的搭建　２．２．１数字激光全息干涉法质扩散系数测量原理　数字激光全息干涉法测量液相质扩散系数　人内存，再写入硬盘。此时全息干涉条纹图像可　以在计算机上进行去噪、细化等预处理，并对图　像进行特征提取，从而使采集与图像的处理、分　析同步进行，实现图像处理的实时化。　的测量光路　如图１所示。由Ｈｅ—Ｎｅ激光器发　出的激光经平面镜反射，激光束进入空域滤波器　形成平行光，通过挡光板后只保留亮度比较均匀　２．３数字全息干涉图像的处理　２．３．１全息干涉图的处理过程　的部分以供使用；然后通过分光棱镜将激光束分　液相质扩散系数Ｄ的获得关键在于获取物光　成两束，直透光束为物光，反射光束为参考光；物　光通过扩散槽后和参考光都投射到ＣＣＤ上，全息　图通过图像采集卡由计算机采集和存储，就可以　实时得到不同物质、不同时刻的干涉条纹。由测　试原理可知通过对于涉条纹数字图像处理找到　浓度变化的极值点即得到了质扩散系数。　图１　数字激光全息干涉法质扩散系数测量原理图　注：ｌ——Ｈｅ．Ｎｅ激光器；２、５、８——平面镜；３——空域滤波器；４、　７——分光棱镜；６——扩散槽；９——ｃｃＤ传感器；１Ｏ——带有　图像采集卡的工控机　物光通过的扩散槽底部设计了锥形的整流　栅　，防止注液时带来的湍流和返混。为使实验　在稳定的温度环境下进行，将扩散槽置于恒温系　统中。　２．２．２数字图像自动采集系统　数字图像自动采集系统结构如图２所示。　全息干涉图像Ｉ　ＣＣＤ传感器　ｌ　亘　重　ｌ　带有图像采集卡、存储软件和图像处理软件的工控机　图２数字图像自动采集系统　该系统由ＣＣＤ传感器，带有图像采集卡、存　储软件和图像处理软件的计算机组成。采用　ＣＣＤ传感器接收全息干涉图像信息，由图像采集　卡采集后送至计算机进行处理和分析，采集后获　得了分辨率为２０４８×１　５３６的全息干涉图像。全　息干涉图像的采集与处理均在计算机的控制下　进行，可以实现图像的实时、快速采集。全息干　涉图像存入帧存器后存人硬盘之前，需要在内存　区开辟一个５　１２　Ｋ区域。然后按段地址将数据读　在不同时刻的相位差信息，全息干涉图像相位差的　提取过程如图３所示。　／（　，Ｙ）　（　，Ｙ）　输入图像　增强后的图像　图３数字全息干涉图像的处理过程　２．３．２全息干涉图的预处理　全息干涉图的预处理必须采取图像增强技术，　目的是为了改善图像的视觉效果，提高图像的清晰　度和工艺的适应性，以及便于人与计算机的分析和　处理，满足图像复制或再现的要求。　图像增强的方法分为空域法和频域法两类，　空域法主要是对图像中的各个像素点进行操作，　并修改变换后的系数，如傅立叶变换，离散余弦　变换等的系数，然后再进行反变换，便可得到处　理后的图像。　（１）灰度变换增强。　对于一幅离散的图像，第ｉ个灰度级　出现的　频率用ｎ　表示，该灰度级像素对应的概率值Ｐ　（ｒ　）　为：　Ｐｉ（ｒｉ）＝鲁　（３）　式中：ｎ——像素总数；ｒｉ——满足归一化条件。图　像变换函数表达式为：　Ｓ　＝Ｔ（ｒｉ＝　）＝　）＝　（ｒ（ｒ　　）＝ｋ）＝　～　　－Ｉ～ｎｉ（４）　ｎ　式中：　——灰度级数；Ｓｉ——处理后的图像中的灰　度级，对应于输入图像中的灰度级　图４为全息干涉原始图像及其直方图，图５为　均值化后的全息干涉图像及其直方图。不难看出，　用直方图均值化修改后，图像的直方图的灰度间隔　被拉大了，从而有利于图像的分析与识别。　（２）空域滤波增强　。　空域滤波按照空域滤波器的功能又可分为平滑　滤波器和锐化滤波器。平滑滤波器可以用低通滤波　维普资讯 http://www.cqvip.com ・４８・　化工自动化及仪表　第３５卷　实现，目的是模糊图像或消除噪声；锐化滤波器使用　互相干项，经过移频后它们出现在图像的中心位置　高通滤波来实现，目的是强调图像被模糊的细节。　×１０４　（频谱中心），Ｃ，是原始物光波前的准确再现，如图　７（ｂ）所示。　Ｏ　５　Ｏ　ｌ－一　图４全息干涉原始图像及其直方图　■一　（ａ）全息干涉图傅立叶　（ｂ）滤波后的全息干　０　ｌｌ　ｌ巍　隧“　ｌ∞　图５　均值化后全息干涉图像及其直方图　平滑滤波器中ｍｅｄｆｉｌｔｅｒ２（）函数用于实现中值　滤波，中值滤波是一种典型的低通滤波器，主要目的　是保护图像边缘，同时也能去除噪声。它的基本原　理是把数字图像或数字序列中某一点的值用该点的　一个邻域中各点值的中值代换。设　，Ｙ）表示数字　图像像素点的灰度值，滤波窗口为以的中值滤波器　可以定义为：　Ｇ（　，ｙ）＝　ｄ　ｔｆ（　，ｙ）｝　（５）　【　．ｙＪ　ｅＡ　图６为中值滤波后的全息干涉图像，从上面几　幅图中可以看出，经过图像增强、滤波等预处理后的　全息图条纹更加平滑，对比度也明显增强，更有利于　进一步的数字处理。　图６　中值滤波后全息干涉图像　２．３．３全息干涉图的频域滤波　图３中给出了频谱滤波的主要步骤，对全息干　涉图进行二维傅立叶变换，可得到全息干涉图的傅　立叶频谱信息（如图７）。傅立叶频谱信息反映物光　的真实相位，它可以通过乘以一个滤波函数被保留。　对全息干涉图进行傅立叶变换可以得到其频谱　分布情况如图７（ａ）。其中，ｃ．代表参考光的直透部　分，ｃ：代表物体各点的自相干以及物体各点之间的　变换的频谱信息　涉图频谱信息　　图７频谱信息　根据线性系统理论及卷积的运用，滤波器的表　达式为Ｇ（　，　）：Ｈ（　，　）ｃ（　，叼），其中日（　，卵）为　滤波函数，Ｃ（　，　）是图像ｆ（　，Ｙ）的傅立叶变换，　（　，Ｙ）是经滤波后输出图像的傅立叶变换。实际　上，物体的频谱一般主要集中于低频部分，而且在频　谱的中心部分强度很大，集中了很大一部分能量；相　对而言，其他的频谱成分集中的能量要小很多。所　以滤波器的选择非常重要，在这里我们选择二阶巴　特沃斯低通滤波器。　２．３．４再现数字全息干涉条纹　对在两个不同时刻得到全息图的频谱信息进行　反傅立叶变换，可以得到原始物光波的真实相位　。　然后，截断相位　（　，Ｙ）可以从ｃ（　，Ｙ）解出。先将ｃ　（　，Ｙ）和ｃ　（　，Ｙ）作点除运算，即：　ｒ　，、　Ｑ（　，，，）＝；　÷　＝ｅｘｐｔｊ［妒　（　，ｙ）一　ｔ（　，ｙ）］｝　＝ｅｘｐ［ｊＡ￣ｐ（　，ｙ）］　（６）　再用对数算法从Ｑ（　，ｙ）中解出△　（　，ｙ），即得　到物光相位变化：　ｌｏｇ［Ｑ（　，ｙ）］＝ｊＡ￣ｐ（ｘ，ｙ）　（７）　通过以上处理可以再现图８所示的数字全息干　涉条纹图。　图８再现数字全息干涉条纹图　２．３．５全息干涉图的相位展开　图８中所提取的相位值　（　，Ｙ）被截断于一耵　和　之间，从而呈现阶跃不连续的相位分布图样，　一维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　费继友等．激光全息干涉法测量液相质扩散系数数字图像处理的研究　・４９・　如图９所示。为得到相位的实际值，必须将主值相　位恢复为绝对相位，这个过程称为相位展开。本文　提出了基于离散泊松方程解的相位展开方法　，它　借助快速离散余弦变换求解Ｍ×Ｎ具有诺埃曼边界　条件下的离散泊松方程，得到最小意义下的解，进而　得到展开的相位分布。假定　为二维离散点（　，　）　要包括物光相位分布的展开和获取物光真实的相位　差。通过测量相位展开后的物光相位差（图１０所　示）极值点间的距离也就得到了在扩散方向上浓度　变化极值点间的距离　，拍摄全息图的时间ｔ。、ｔ　可通过图像自动存储软件获得，这样由公式（１）便　可换算出质扩散系数。　３实验测试结果与结论　上的展开相位，　伪测量到的主值相位，首先定义包　Ａ　＝　＋１）一　；其中上标　，Ｙ分别指行像素　一　裹算子，有Ｗ（　）＝　；定义包裹相位差△；＝　（　）ｆ　３．１实验测试结果　，为验证激光全息干涉装置的可靠性，实验所测　相位差和列像素相位差。则包裹相位差与展开相位　差的关系式为：　＝［△；一△　一，）Ｊ］＋［△　一△　，一　）］　（８）　其中，ｉ＝０，…，Ｍ～１；　＝０，…，Ⅳ一１；△　＿１）　：０；　△　＿Ｉ］，＝０；△　＿１）＝０；△　一　Ｈ＝０；而展开相位咖　在离　散余弦变换域的精确解为：　中　．　万　ｆ　可　（…　　）　对由式（８）计算得到阵列　进行二维离散余弦　变换正变换，产生二维离散余弦变换谱值　，通过　式（９）计算得到咖　作咖　的二维离散余弦反变换，　得到最小二乘意义下的展开相位　相位展开前　后的物光相位差信息分别如图９、图１０所示。　图９相位展开前的物光相位差信息　２．３．６图像的后处理　对于激光全息法测量液相质扩散系数测试系统　所获得的数字全息干涉图像而言，全息图后处理主　浓度为０．３３　ｍｏｌ／ｌ的ＫＣ１水溶液在２９８．１５　Ｋ温度下　的质扩散系数如表１所示，总相对误差　＝０．９％，　可见此激光全息干涉装置是精确的和可靠的。　表１　ＫＣＬ水溶液在２９８．１５Ｋ下的质扩散系数　注：Ｄ——实验值；Ｄ——实验平均值；Ｄ　——文献参考值　３．２结论　（１）利用Ｈｅ—Ｎｅ激光器、ＣＣＤ和图像采集系统　等设备搭建了基于数字激光全息干涉法测量液相质　扩散系数的实验系统。　（２）通过该实验系统得到了全息干涉图像，采　用了全息图的预处理、数字图像的频域滤波、全息干　涉图再现及相位展开等数字图像处理的技术对全息　干涉图进行了处理，获得了相位展开后的物光相位　差，为求得质扩散系数奠定了基础。　（３）使用该实验系统，测量了浓度为０．３３　ｍｏｌ／１　ＫＣＩ水溶液在２９８．１５　Ｋ温度条件下的质扩散系数，　与文献值相比验证了实验系统的可靠性，为化工工　程上研究替代制冷剂急需的质扩散系数测量提供了　一个有效的方法。　参考文献：　［１］ＭＡ　Ｐｅｉ・ｓｈｅｎｇ，ｗｕ　Ｙａｎ－ｘｉａ，ＬＩＵ　Ｙｕｎ—ｑｉ．Ｄｉｆｆｕｄｉｏｎ　Ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　１一Ｌｙｓｉｎｅ　Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ　ａｎｄ　１一Ａｒｇｉｎｉｅ　Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｉｎ　Ｔｈｅｉｒ　Ａｑｕｅｏｕｓ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｔ２５℃［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊ　ｏｆＣｈｅｍＥｎｇ，２０００，８　（２）：１４６—１５３．　［２］王家文，李仰军．ＭＡＴＬＡＢ　７．０图形图像处理［Ｍ］．北京：国　防工业出版社，２００５．　［３］　费继友，张运宏，张颖，等．数字全息干涉法测量液相质扩　散系数的研究［Ｊ］．化工自动化及仪表，２００７，３４（６）：５４一　Ｓ７　维普资讯 http://www.cqvip.com ・５０・　化工自动化．及仪表　第３５卷　［４］　ＧＲＡ　Ｙ　Ｌ　Ｇ．ＦＥＮＩＣＨＥＬ　Ｈ．Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｆｕｓｉｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｍｏｈｅｎ　Ｓａｌｔｓ　ａｎｄ　Ｉｏｎｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄｓ．ｍｅｔｈｏｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌ　Ｏｐｔ，１９７９，１８（３）：３４３—３４５．　ａｎｄ　Ｆｉｒｓｔ　Ｒｅｓｕｌｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｌｉｑｕｉｄｓ，２００３，　［５］　孟令军．用计算机数字图像处理技术监测电站锅炉燃烧器　（１０３－１０４）：３５９—３７０．　火焰［Ｊ］．化工自动化及仪表，２００１，２８（２）：４３—４５．　［８］　惠梅，王东生，李庆祥，等．基于离散泊松方程解的相位展　［６］　易正明，周孑民，刘志明，等．基于图像处理的回转窑火火焰　开方法［Ｊ］．光学学报，２００３，１０（３）：１２４５—１２４９．　监测系统研究［Ｊ］．化工自动化及仪表，２００５，３２（５）：５４—　［９］　Ｇ０　ＳＴＩＮＧ　Ｌ　Ｊ．Ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄｉｌｆｕｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ　Ｃｈｌｏｒｉｄｅ　５６．　ｉｎ＇Ｗａｔｅｒ　ａｔ　２５　ｏＣ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｇｏｕｙ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｍｅｔｈｏｄ『Ｊ］．Ｊ　Ａ．　［７］　ＲＩＣＨＴＥＲ　Ｊ，ＬＥＵＣＨＴＥＲ　Ａ．Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇｅ　Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ　ｆｏｒ　Ｄｉｆ－　ｍｅｒ　Ｃｈｅｍ　Ｓｏｃ，１９５０，７２（１０）：４４ｌ８—４４２２．　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｍａｓｓ　Ｄｉｆｕｓｉｏｎ　Ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ＦＥＩ　Ｊｉ－ｙｏｕ．ＴＵ　Ｊｕａｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　１　１　６０２８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ｍａｓｓ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｗａｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｂｙ　Ｈｅ—Ｎｅ　ｌａｓｅｒ，ＣＣＤ，ｉｍａｇｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ　ｏｆ　ＫＣ１　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ａｔ　０．３３　ｍｏｌ／１　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　２９８．１　５　Ｋ．Ｂｙ　ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ　ｓｕｃｈ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒｉｎｇｅｓ　ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ　ｔｏ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ，ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄ　１Ｊ］　１ｊ　ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ　ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ＫＣ１　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｇａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｉｔ寸＿ｌ　　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｕｒｇｅｎｔｌｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｉｎ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｍａｓｓ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｓ；ｉｎｔｅｒｆｅｒｏ—　ｍｅｔｉｒｃ　ｍａｐ；ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ；ＫＣ１　（上接第４５页）　围为０～２×１０～，分辨率小于１×１０～，误差小于　ＯＬＤＨＡＭ　ＧＲＯＵＰ．ＭＸ　４８：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｌａｒｍ　Ｕｎｉｔ　２％，响应时间小于３０　ｓ。本装置可广泛应用于造　［Ｚ／ＯＬ］．ＯＬＤＨＡＭ　ＧＲＯＵＰ，［２００８－０３－１７］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．　纸、纺织、制药、水处理等需要对环境的氯气浓度实　ｇｒｏｕｐｏｌｄｈａｍ．ｃｏｍ／ｓｉｔｅ—ｅｎ／ｐｒｏｄｕｉｔｓ／ｄｅｔａｉｌ．ｐｈｐ？ｐｒｏｄｕｉｔ　时在线监测的场合。更换气体传感器的类型后，该　ｍｘ４８．　装置还可检测其它有毒有害气体，具有灵活的配置　何希才，薛永毅．传感器及其应用实例［Ｍ］．北京：机械工业　出版社，２００３．　和广阔的应用前景。　余青山，苏宏业，董利达．基于ｃＤＭＡ／ＧＰＲｓ／ＲＡＤ１０技术的　参考文献：　无线环境监控终端设计［Ｊ］．化工自动化及仪表，２００６，３３　［１］　王会彬．低浓度氯气环境对作业工人肺通气功能的影响　（３）：３９—４３．　［Ｊ］．中国辐射卫生，２００７，１６（２）：２２４．　曹晔，张光友，胡文祥．有毒有害和可燃气体的自动检测　［２］　王普咨，陈公北，陈　飞．一种氯气检测报警仪：中国，　技术及其应用［Ｊ］．现代仪器，２００１，（２）：４１—４３．　９１２１４９４６．９［Ｐ］．１９９２－０７－０８．　［３］　周永清．袖珍式氯气报警仪的设计［Ｊ］．传感器技术，２００４，　胡大可．ＭＳＰ４３０系列单片机ｃ语言程序设计与开发［Ｍ］．　２３（１１）：４１—４２．　北京：北京航空航天大学出版社，２００３．　Ａ　Ｎｅｗ　Ｔｙｐｅ　ｏｆ　Ｃｈｌｏｒｉｎｅ　Ｇａｓ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｄｅｔｅｃｔ　Ｄｅｖｉｃｅ　ＪＩＡＮＧ　Ｐｅｎｇ，ＪＩＡＮＧ　Ｌｕ—ｒｏｎｇ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｄｉａｎｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００１８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｇａｓ　ｏｎｌｉｎｅ　ｄｅｔｅｃｔ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａｄｏｐｔｉｎｇ　ＭＳＰ４３０　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ｇａｓ　ｓｅｎｓｏｒ，ｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｇａｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｉｒ，ｇｉｖｅ　ａｎ　ａｌａｒｍ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｇａｓ　ｉｓ　ｏｕｔ　ｏｆ　ｒａｎｇｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｂｙ　ＧＰＲＳ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｉｓ　０～２０　ｐｐｍ．ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　３０　ｓｅｃ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　２％．Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｅｘｔｉｌｅ　ｉｎｄｕｓｔｙｒ，ｐｈａｒｍａｃｙ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｇａｓ；ｏｎｌｉｎｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅｎｓｏｒ；ＭＳＰ４３０　］１ｊ