一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法

摘要

本发明公开了一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法，本发明利用Mie散射原理分析高斯光束经过玻璃内部气泡发生散射的过程，利用CCD探测装置探测到高斯光束经过玻璃内部气泡后散射灰度图像，经过平滑及线性分环计算出散射光强随角度变化的分布曲线，利用单纯形优化算法计算出气泡的粒径大小；并通过改变CCD探测装置的测量位置得到不同位置的光强分布图，根据光强分布极值位置计算出气泡的深度。本发明为玻璃内部气泡缺陷检测提供了一种高精度的无损检测方法，可实现玻璃内部微米及亚微米量级气泡粒径及深度的精确检测。

主权项

一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将532nm单色激光器(1)的能量调至小于0.5mW后，背光照射被测玻璃(2)，通过CCD探测装置(4)采集被测玻璃(2)的散射光光强，得到散射光光强的灰度图像；(2)对步骤(1)得到的灰度图像进行平滑及线性分环处理，利用李查逊外推加速法对不同环形分布的强度积分，得到激光束通过玻璃内部气泡的散射光强随角度变化的分布曲线A；(3)获得被测玻璃内部气泡的粒径大小，具体包括以下子步骤：(3.1)设定椭球粒子半焦距长度的初值a和长短轴之比的初值b，根据高斯光束对椭球粒子的Mie散射理论得到理论上的椭球粒子的散射光强随角度变化的分布曲线B，作为目标光强分布；(3.2)利用五点三次法对步骤(2)得到的分布曲线A进行平滑处理，将分布曲线A、B的误差值作为目标参量，利用单纯形优化算法在分布曲线B的半焦距长度的初值a和长短轴之比的初值b确定的目标区域内寻找半焦距长度和长短轴之比最优解，直至目标参量小于设定阈值，最后得到的最优解即为椭球粒子的粒径数值；(4)将被测玻璃在水平方向上移动距离z，获得在该位置处的散射光光强的灰度图像；通过步骤(2)所述方法计算该位置处的散射光强随角度变化的分布曲线C；分布曲线A、C的最大值连线与分布曲线A、C的第一极小值连线的交点与玻璃边界的距离即为被测玻璃内部气泡的深度h，具体公式如下：$h=\frac{(z_0+z)x_1-z_0{x}_2}{x_2-x_1}$其中，z₀为CCD探测装置(4)初始位置时与被测玻璃(2)的距离，z为玻璃样品的移动距离，x₁，x₂分别为分布曲线A、C的第一极小值位置。