立體顯微粒子圖像測速技術及系統(tǒng)設計.pdf

1、近年來,隨著微/納尺度流動研究的不斷發(fā)展,微流體全場定量可視化實驗技術得了廣泛應用,三維顯微粒子圖像測速技術(3D Micro-PIV)已成為微流體測速技術的熱點研究方向,為復雜微尺度流動的全場實驗研究奠定了重要基礎。本文提出了基于雙目視覺的立體顯微圖像測速技術及系統(tǒng)設計,包括系統(tǒng)原理、硬件及算法。
　　立體Micro-PIV系統(tǒng)的硬件由兩套顯微圖像采集系統(tǒng)組成,包括兩套顯微光路系統(tǒng),兩臺 CCD相機,顯微光路系統(tǒng)由體視顯微鏡改裝

2、實現(xiàn)。作為系統(tǒng)硬件的前期準備和基礎研究,本課題首先搭建了立體顯微圖像測量系統(tǒng)平臺,實現(xiàn)了微尺度三維幾何形貌的測量。利用立體顯微鏡及兩臺數(shù)字相機獲得被測對象兩個不同觀測角度的顯微圖像,通過圖像處理技術和幾何原理計算得到被測對象的空間三維信息。分別對標準顯微標定板左右各10個相同角度進行了測量,經(jīng)過系統(tǒng)標定、圖像獲取和處理以及空間幾何運算,得到了角度的實測值。結果表明,測量的相對誤差均在3％以內,獲得了較高的測量精度。
　　算法設計上

3、,根據(jù)一組法向成夾角流體平面上的實測速度分量及空間幾何關系,利用循環(huán)計算方法獲得待測流體的三維速度矢量數(shù)據(jù)。為了驗證算法的可行性,采用Fluent軟件針對典型的三維方腔驅動流進行數(shù)值模擬,分層導出兩個與實測夾角相同的流體平面上的速度分量,以此平面上的二維速度信息代替Micro-PIV采集的速度信息,帶入編寫的算法程序進行計算,獲得流場的三維速度信息。將程序計算得到結果和Fluent計算的三維速度場結果進行比較,從而驗證立體Micro-P