利用數(shù)字全息顯微(DHM)技術(shù)測(cè)量磁流變液微觀結(jié)構(gòu).pdf

1、數(shù)字全息(Digital Holography, DH)與顯微技術(shù)(Microtechnique)相結(jié)合的數(shù)字全息顯微(Digital Holographic Microscopy, DHM)技術(shù)可以實(shí)時(shí)地捕捉測(cè)量域的微觀空間信息,通過全息圖重建實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量目標(biāo)的三維動(dòng)態(tài)成像,所以被廣泛應(yīng)用于各種微尺度復(fù)雜流場(chǎng)及醫(yī)學(xué)檢測(cè)等諸多領(lǐng)域,是一種具有廣闊發(fā)展前景的三維測(cè)量技術(shù)。
　　磁流變液(Magneto-Rheological Flui

2、ds, MRF)是一種新興的智能材料,它的流變特性可通過外加磁場(chǎng)連續(xù)控制,從而改變其傳力性能。磁流變液的宏觀力學(xué)特性取決于其微觀組織結(jié)構(gòu),鐵磁性顆粒的尺寸及體積分?jǐn)?shù)等是否會(huì)影響其力學(xué)性能都值得深入研究。目前,對(duì)磁流變液微觀組織結(jié)構(gòu)及磁流變機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)單二維或三維靜態(tài)描述都是使用普通顯微方法進(jìn)行的,無法有效反映磁流變液在外加磁場(chǎng)作用下的三維微觀變化過程及空間流變性能。
　　本論文將數(shù)字全息顯微技術(shù)引入磁流變液微觀結(jié)構(gòu)與流變機(jī)理的測(cè)量中

3、。搭建了用于測(cè)試磁流變液微觀結(jié)構(gòu)與流變機(jī)理的數(shù)字全息顯微測(cè)量系統(tǒng)。利用校準(zhǔn)靶面置于磁流變液測(cè)量域中的方式獲得鐵磁性顆粒的真實(shí)放大倍率。使用卷積法重建磁流變液全息圖,引入全局灰度梯度法和約束最小二乘方濾波器方法來提高鐵磁性顆粒的焦平面定位精度,利用拉普拉斯高斯邊緣檢測(cè)法提取鐵磁性顆粒,同時(shí)聯(lián)合以上處理方式獲得鐵磁性顆粒的尺寸信息;通過坐標(biāo)定位法分別模擬出磁流變液在無磁場(chǎng)和外加磁場(chǎng)條件下鐵磁性顆粒的三維空間分布;使用最小二乘相位解包裹算法,

4、得到了兩種激磁方式下磁流變液的三維空間結(jié)構(gòu);利用數(shù)字全息顯微技術(shù)實(shí)時(shí)觀測(cè)了磁流變液微觀組織結(jié)構(gòu)的變換過程,獲得磁流變液在外加磁場(chǎng)下的磁鏈結(jié)構(gòu),計(jì)算出磁流變液的鏈化速度、響應(yīng)時(shí)間、鐵磁性顆粒加速度及受力情況;驗(yàn)證了磁流變液的響應(yīng)時(shí)間為毫秒量級(jí),最后通過與普通顯微鏡觀測(cè)磁流變液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分別分析兩種觀測(cè)手段各自的優(yōu)缺點(diǎn),證明數(shù)字全息顯微技術(shù)可以實(shí)時(shí)、高效、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地測(cè)量磁流變液的微觀結(jié)構(gòu)與流變機(jī)理,推進(jìn)了數(shù)字全息技術(shù)在流場(chǎng)測(cè)試中