用于微流场分析的显微纹影系统设计
发布时间：2022-01-26 12:21
近年来纹影技术的快速发展推动了微流场动力学的深入研究。微流场主要应用在诸如微推进、MEMS冷却系统、微型喷气发动机、细颗粒沉积和去除喷墨打印头等场合。由于微流场的尺寸在几十到几百微米量级,传统的纹影法不适合于微流场的研究分析。本文结合传统纹影技术和显微摄影的原理设计了用于研究微流场的显微纹影系统。该方法相比较于传统纹影法具有较高的分辨率和灵敏度,系统简单,易于实现,更适合对小尺寸的被测流体进行观测。本文围绕显微纹影光学系统和结构设计开展研究,其研究工作的主要内容如下:1.介绍了显微纹影技术国内外发展现状,比较分析了反射式纹影仪和透射式纹影仪的优缺点,分析了显微纹影系统的结构特性,提出了显微纹影系统整体设计方案。2.分析了光学系统初始结构设计方法,根据光学系统参数设计了显微纹影系统初始结构。采用缩放法和解析法分别设计准直系统和显微摄影成像系统初始结构。对设计的准直系统和显微摄影系统依据像质评价准则分别进行优化。结果表明准直透镜发散角为0.011mrad,显微摄影系统放大倍数为10倍,分辨率为1μm,成像质量接近衍射极限,可以实现对微流场的观测。3.对系统结构的各个模块进行了总体分析,设计...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纹影法光线偏折原理图
通过刀口对部分偏折的光线进行遮够观察流场的明暗变化情况，见图 1图 1.1 纹影法光线偏折原理图常为不透光薄片，一般放置于汇聚密度均不一样，使得流场里面所有发生偏折，在图 1.1 中光线 2 为平行，光源成像于聚集透镜的焦平面上，
微流场在各个领域的应用日益广泛，人们开始对微流场进行研究，在国显微纹影技术有初步研究，二十世纪七十年代最先由 Herbert hlan.Jr 提出一种纹影型的显微镜[15]，用来实时显示晶体在生长阶段的型显微镜利用了一种复杂的光源，经过一个反射镜将光线反射至准直一个聚焦透镜将光线汇聚至狭缝处，在目镜后方利用图像记录仪将图像的方法来确定晶体的生长情况。到 80 年代，G.Prast 提出利用纹影显面轮廓质量，这种显微镜用的是普通光源，光线通过物镜和其后焦面之系统上，用光电二极管阵列测量图像场的强度，将物体和一个参考样品无刀口情况下测量，将所检测出来的结果进行对比，这样就可以减小衍，通过接收的图像分析光学表面质量。纪初 K.A.Phalnikar，R.Kumar 等学者用高倍率显微纹影仪系统对高速时显示，其光学原理图如图 1.3 所示。清晰观察到高速微射流中细胞的使用微型探针定量测量了射流的衰减和传播速率以及细胞之间间距[5]
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种流场温度的测量方法[J]. 汤红,侯宏录,李炜龙,胡锐. 自动化仪表. 2018(04)
[2]聚焦纹影系统设计研究[J]. 王松. 科技创新导报. 2016(06)
[3]纹影定量化在火焰温度测量中的应用[J]. 孟晟,杨臧健,王明晓,沈忠良,邓凯,钟英杰. 实验流体力学. 2015(04)
[4]斜激波与弓形激波相互作用的彩虹纹影实验研究[J]. 吴文堂,洪延姬,王殿恺,李倩,叶继飞,蒋冠雷. 推进技术. 2015(05)
[5]彩虹纹影定量测量实验方法研究[J]. 蒋冠雷,洪延姬,叶继飞,吴文堂. 装备指挥技术学院学报. 2012(01)
[6]纹影技术中光源的选择与设计方法[J]. 叶继飞,金燕,吴文堂,蒋冠雷. 实验流体力学. 2011(04)
[7]激光多普勒测速技术进展[J]. 张艳艳,巩轲,何淑芳,霍玉晶. 激光与红外. 2010(11)
[8]光栅纹影偏折法测量二维层化流体密度梯度[J]. 孟涛,张明照,王克军,郭晓莉,王伯雄. 光学精密工程. 2008(06)
[9]0.25×高分辨力视频显微镜设计[J]. 庄振锋,王敏,陈荣. 光学仪器. 2008(01)
[10]用于内波竖向观测的数字纹影系统[J]. 张明照,王伯雄,徐肇廷,罗秀芝. 清华大学学报(自然科学版). 2007(02)
博士论文
[1]光学微结构观测系统研究[D]. 刘娜.天津大学 2006
硕士论文
[1]双波段自适应光学系统设计[D]. 许黄蓉.西安工业大学 2017
[2]纹影仪流场密度定量测量技术研究[D]. 李炜龙.西安工业大学 2017
[3]基于ZEMAX手持激光测距望远镜光学系统设计[D]. 魏健.中国计量学院 2016
[4]纹影定量化在火焰温度测量中的应用[D]. 孟晟.浙江工业大学 2015
[5]单孔射流附壁流场特性的高速纹影研究[D]. 谢凯.浙江理工大学 2015
[6]激光对CMOS和CCD的辐照效应对比研究[D]. 郭锋.国防科学技术大学 2013
[7]基于红外纹影层析技术的流场三维重建研究[D]. 黄强锋.南昌航空大学 2013
[8]离轴式激光雷达结构设计[D]. 李文博.长春理工大学 2012
[9]红外显微镜热成像系统结构设计及分析[D]. 王国栋.昆明理工大学 2011
[10]背景纹影技术的温度场测量[D]. 吕小亮.浙江大学 2011
本文编号：3610483
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纹影法光线偏折原理图
通过刀口对部分偏折的光线进行遮够观察流场的明暗变化情况，见图 1图 1.1 纹影法光线偏折原理图常为不透光薄片，一般放置于汇聚密度均不一样，使得流场里面所有发生偏折，在图 1.1 中光线 2 为平行，光源成像于聚集透镜的焦平面上，
微流场在各个领域的应用日益广泛，人们开始对微流场进行研究，在国显微纹影技术有初步研究，二十世纪七十年代最先由 Herbert hlan.Jr 提出一种纹影型的显微镜[15]，用来实时显示晶体在生长阶段的型显微镜利用了一种复杂的光源，经过一个反射镜将光线反射至准直一个聚焦透镜将光线汇聚至狭缝处，在目镜后方利用图像记录仪将图像的方法来确定晶体的生长情况。到 80 年代，G.Prast 提出利用纹影显面轮廓质量，这种显微镜用的是普通光源，光线通过物镜和其后焦面之系统上，用光电二极管阵列测量图像场的强度，将物体和一个参考样品无刀口情况下测量，将所检测出来的结果进行对比，这样就可以减小衍，通过接收的图像分析光学表面质量。纪初 K.A.Phalnikar，R.Kumar 等学者用高倍率显微纹影仪系统对高速时显示，其光学原理图如图 1.3 所示。清晰观察到高速微射流中细胞的使用微型探针定量测量了射流的衰减和传播速率以及细胞之间间距[5]
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种流场温度的测量方法[J]. 汤红,侯宏录,李炜龙,胡锐. 自动化仪表. 2018(04)
[2]聚焦纹影系统设计研究[J]. 王松. 科技创新导报. 2016(06)
[3]纹影定量化在火焰温度测量中的应用[J]. 孟晟,杨臧健,王明晓,沈忠良,邓凯,钟英杰. 实验流体力学. 2015(04)
[4]斜激波与弓形激波相互作用的彩虹纹影实验研究[J]. 吴文堂,洪延姬,王殿恺,李倩,叶继飞,蒋冠雷. 推进技术. 2015(05)
[5]彩虹纹影定量测量实验方法研究[J]. 蒋冠雷,洪延姬,叶继飞,吴文堂. 装备指挥技术学院学报. 2012(01)
[6]纹影技术中光源的选择与设计方法[J]. 叶继飞,金燕,吴文堂,蒋冠雷. 实验流体力学. 2011(04)
[7]激光多普勒测速技术进展[J]. 张艳艳,巩轲,何淑芳,霍玉晶. 激光与红外. 2010(11)
[8]光栅纹影偏折法测量二维层化流体密度梯度[J]. 孟涛,张明照,王克军,郭晓莉,王伯雄. 光学精密工程. 2008(06)
[9]0.25×高分辨力视频显微镜设计[J]. 庄振锋,王敏,陈荣. 光学仪器. 2008(01)
[10]用于内波竖向观测的数字纹影系统[J]. 张明照,王伯雄,徐肇廷,罗秀芝. 清华大学学报(自然科学版). 2007(02)
博士论文
[1]光学微结构观测系统研究[D]. 刘娜.天津大学 2006
硕士论文
[1]双波段自适应光学系统设计[D]. 许黄蓉.西安工业大学 2017
[2]纹影仪流场密度定量测量技术研究[D]. 李炜龙.西安工业大学 2017
[3]基于ZEMAX手持激光测距望远镜光学系统设计[D]. 魏健.中国计量学院 2016
[4]纹影定量化在火焰温度测量中的应用[D]. 孟晟.浙江工业大学 2015
[5]单孔射流附壁流场特性的高速纹影研究[D]. 谢凯.浙江理工大学 2015
[6]激光对CMOS和CCD的辐照效应对比研究[D]. 郭锋.国防科学技术大学 2013
[7]基于红外纹影层析技术的流场三维重建研究[D]. 黄强锋.南昌航空大学 2013
[8]离轴式激光雷达结构设计[D]. 李文博.长春理工大学 2012
[9]红外显微镜热成像系统结构设计及分析[D]. 王国栋.昆明理工大学 2011
[10]背景纹影技术的温度场测量[D]. 吕小亮.浙江大学 2011
本文编号：3610483
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