立體顯微粒子圖像測速技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、近年來,隨著微/納尺度流動(dòng)研究的不斷發(fā)展,微流體全場定量可視化實(shí)驗(yàn)技術(shù)得了廣泛應(yīng)用,三維顯微粒子圖像測速技術(shù)(3D Micro-PIV)已成為微流體測速技術(shù)的熱點(diǎn)研究方向,為復(fù)雜微尺度流動(dòng)的全場實(shí)驗(yàn)研究奠定了重要基礎(chǔ)。本文提出了基于雙目視覺的立體顯微圖像測速技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì),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(tái) CCD相機(jī),顯微光路系統(tǒng)由體視顯微鏡改裝

2、實(shí)現(xiàn)。作為系統(tǒng)硬件的前期準(zhǔn)備和基礎(chǔ)研究,本課題首先搭建了立體顯微圖像測量系統(tǒng)平臺(tái),實(shí)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(tái)數(shù)字相機(jī)獲得被測對象兩個(gè)不同觀測角度的顯微圖像,通過圖像處理技術(shù)和幾何原理計(jì)算得到被測對象的空間三維信息。分別對標(biāo)準(zhǔn)顯微標(biāo)定板左右各10個(gè)相同角度進(jìn)行了測量,經(jīng)過系統(tǒng)標(biāo)定、圖像獲取和處理以及空間幾何運(yùn)算,得到了角度的實(shí)測值。結(jié)果表明,測量的相對誤差均在3％以內(nèi),獲得了較高的測量精度。
　　算法設(shè)計(jì)上

3、,根據(jù)一組法向成夾角流體平面上的實(shí)測速度分量及空間幾何關(guān)系,利用循環(huán)計(jì)算方法獲得待測流體的三維速度矢量數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證算法的可行性,采用Fluent軟件針對典型的三維方腔驅(qū)動(dòng)流進(jìn)行數(shù)值模擬,分層導(dǎo)出兩個(gè)與實(shí)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(jìn)行計(jì)算,獲得流場的三維速度信息。將程序計(jì)算得到結(jié)果和Fluent計(jì)算的三維速度場結(jié)果進(jìn)行比較,從而驗(yàn)證立體Micro-P