研究目的
通过研究背景光强度与测量范围之间的关系，寻找一种确定光学仪器（特别是液滴成像仪DII）粒子测量量程的方法，以提高液态水含量（LWC）和液滴尺寸测量的准确性。
研究成果
该研究表明背景光强度与阴影成像系统测量范围之间存在明确关联，通过双指数拟合方法（平均精度达4%）能更精确地估算测量体积。该方法可校正DII等仪器的系统误差，潜在提升液态水含量（LWC）测量值约4%。但研究存在局限性，包括对点尺寸和光学质量的依赖性，需进一步采用不同尺寸及改进元件开展研究以实现更广泛应用。
研究不足
该研究仅限于单一微粒尺寸（62.5微米），因此若无进一步验证，其结论可能无法推广至其他粒径范围。光学误差（如相机2观测到的误差）会引入不确定性，且模型精度依赖于高质量组件及系统特异性校准。过度曝光与光照不均可能影响结果，该方法需已知真实尺寸和背景亮度才能精确测定体积。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用阴影成像系统，通过不同相机与镜头配置测量62.5微米圆点在不同光照条件下的检测范围。方法包括使用位移台沿z轴移动测试物体并逐级拍摄图像，随后通过边缘检测处理图像，根据背景光强度确定测量范围。
2：5微米圆点在不同光照条件下的检测范围。方法包括使用位移台沿z轴移动测试物体并逐级拍摄图像，随后通过边缘检测处理图像，根据背景光强度确定测量范围。 样本选择与数据来源：
2. 样本选择与数据来源：使用固定直径为62.5微米、间距125微米的圆点网格玻璃测试物。数据采集自不同照明场景（包括居中光、偏移光和漫射光）控制实验中捕获的图像。
3：5微米、间距125微米的圆点网格玻璃测试物。数据采集自不同照明场景（包括居中光、偏移光和漫射光）控制实验中捕获的图像。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包含相机（uEye UI-3370CP-NIR和uEye UI-2250SE-M-GL）、镜头（Opto Engineering TC4M004-C和Edmund Optics 110mm WD CompactTL）、测试物（Edmund Optics圆点网格玻璃部件号58509）、照明（带准直镜的Mightex 455nm LED）、扩散片、位移台及千分尺测微计。
4：9）、照明（带准直镜的Mightex 455nm LED）、扩散片、位移台及千分尺测微计。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：将测试物置于相机与照明光源之间的位移台上，以1微米或5微米步进沿z轴移动，每步拍摄一张图像。通过高斯拉普拉斯边缘检测处理图像识别可检测圆点，并测量每个圆点位置的背景光强度。
5：数据分析方法：
通过建立各位置检测圆点的直方图，拟合双指数模型关联测量范围与背景光强度，计算平均偏差和信噪比（SNR）评估精度。
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Camera
UI-2250SE-M-GL
uEye
Image capture with global shutter for comparison in different configurations.
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Camera
UI-3370CP-NIR
uEye
Image capture with global shutter for high-resolution imaging in the shadowgraph system.
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Lens
TC4M004-C
Opto Engineering
Telecentric lens with 4x magnification for symmetrical out-of-focus blurring and consistent field of view.
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Lens
110mm WD CompactTL, part number 63731
Edmund Optics
Telecentric lens with 1x magnification to increase measurement volume by enlarging field of view and depth of field.
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Test Object
Dot grid glass, part number 58509
Edmund Optics
Calibration object with fixed-size dots for measuring detection range and volume in the imaging system.
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LED
455nm LED with 22mm collimation lens
Mightex
Provides background illumination for shadowgraph imaging, with collimation for directed light.
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Micrometer Clock Gauge
Verifies the moving distance of the translation stage to ensure accurate step measurements.
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Translation Stage
Moves the test object in the z-direction with precise steps for image capture at different distances.
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Diffusion Sheet
Creates a more even light field in some scenarios to reduce optical errors and exclude other effects.
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