用胶囊式液晶粒子同时测量流场的温度和速度

胆甾相液晶在不同温度下显示不同的颜色，这一特性已被广泛地应用于固体表面或流体的温度测量．胶囊式胆甾相液晶具有粒子形态和温度－颜色反应特性，可以用来同时测量流体的速度和温度场．作者改进了粒子测速的测试精度；还标定了色度－温度关系，获得了自然对流流场中的速度和温度场     

基于光流算法的粒子图像测速技术研究和验证

光流测量技术作为一种新的空气动力学实验技术,以其像素级分辨率的矢量场测量优势获得广泛的应用。光流测量技术使用光流约束方程,配合平滑限定条件,可以进行速度场测量,获得高分辨率的全局矢量场。本文首先通过研究积分最小化光流测速理论和算法,采用C++编写光流速度测量程序;然后通过三种典型的人工位移图像对光流计算程序进行了验证,并将结果和标准位移分布进行比对分析,以指导如何在实际应用中获得高精度光流速度场;最后进行小型风洞后向台阶实验,利用高速相机拍摄示踪粒子图像,使用光流计算程序获得速度矢量场,同采用互相关算法的粒子图像测速计算结果相比较,体现出光流计算方法像素级分辨率的矢量场测量优势。     

同轴数字全息技术在高速射流粒子测量中的应用

讨论了数字全息的理论和数字全息在爆轰实验中的应用。在解决了系统分辨率、动态模糊、安全和防护、精确同步的基础上,使用数字全息技术获得了中心刻有锥形小孔的铝飞片在爆轰加载下的喷射物的全息图,并提供了该全息图的数字再现图像。在照相视场内喷射粒子的速度约2.7~4 km/s,粒子粒径从几微米至几十微米。     

粒子图像测速技术研究进展

粒子图像测速技术(PIV)作为一种全新的无扰、瞬态、全场速度测量方法,在流体力学及空气动力学研究领域具有极高的学术意义和实用价值.本文对PIV技术的原理、分类作了简要地介绍,详细归纳和评述了现有的各种速度信息的提取方法,并对拓扑图论、神经网络、遗传算法、模糊聚类等新技术在PIV中的应用以及三维PIV技术、两相流PIV测试技术进行了介绍.指出当前PIV技术除了向三维和多相流方向发展外,如何提高PIV的测量精度以及缩短计算时间仍然是目前研究的主要目标.PIV技术随着计算机技术、激光技术和CCD性能的发展,必将取得更大的发展与突破      

全场测速技术进展

速度场测量技术的研究在流体力学和空气动力学中具有极高的学术意义和实用价值．文中归纳介绍了近十多年来人们积极探索的各种全场测速新技术,特别是激光诱导荧光高速流场测试技术、二维粒子跟踪和粒子图象测试技术以及三维测速的最新进展      

数字全息粒子图像测速技术(DHPIV)研究进展

全息粒子图像测速技术(DHPIV)是当前非常具有发展潜力的非定常三维流场测量技术,是一种具有点空间分辨力的三维空间三维速度场和时间历程的实验观测方法和技术. 本文介绍了该项技术(数字全息DH和粒子图像测速PIV)的发展背景和近20年来的研究进展,并介绍了已测得的非定常复杂流动的初步结果. 详细论述了DHPIV技术所面临的关键性问题和应用基础问题以及相应的进展:粒子空间场的重建与再现的空间分辨率问题、粒子定位或位移精度问题、信噪比和数字再现的光学与快速算法以及测量空间的扩展等问题.同时讨论了数字离轴全息等有关技术的潜力, 介绍了进一步的研究发展方向.      

二维粒子图像测速系统的研制

研制了一套二维粒子图像测速系统,该系统采用CCD对流场中的示踪粒子视频图像进行采集,以拓扑映射的新方法完成料粒子像对的匹配;整个过程无需人工干预,处理结果声速、准确、可靠,如每处理一幅图像仅需5分钟,匹配准确度达95％以上,其结果可给出被测流场的速度分量、速度矢量、等流函数线和等涡线等。该系统与业已建成的多相分离实验模拟系统相配套,可用来对多种设备内流场进行多参数、多工况实验诊断,为揭示设备工作机理、优化设备结构等提供了有效手段。     

数字图象测量系统灵敏度分析

在目前常规图象分辨率基础上，对数字图象相关测量方法的灵敏度进行分析，给出了位移和应变测量的灵敏度，并讨论了影响灵敏度的有关因素，进而指出，数字图象测量系统特别适合于各种位移场的大变形场的定量测量，在配制了相应的光学观察仪器后。也基本适合一般变形场的测量。     

方形管道内气固两相流固体粒子速度的测量

本文采用二维激光多普勒测速仪,对水平放置的方形管道中的固体粒子的两维速度进行测量.给出了两维速度、紊流度的分布曲线,并进行了相应的讨论.     

脉冲激光数字全息技术测量微形变

采用脉冲激光数字全息技术研究微小物体的三维形貌或形变等瞬态过程,实现应力场、流场及冲击波等超快物理现象的可视化诊断。通过对离轴数字全息中物参光夹角与CCD相机像素尺寸关系的理论分析,建立了小物参光夹角的脉冲激光离轴数字全息系统。该系统将单脉冲激光分成三束,通过调节光路中的反射镜,实现测试光与金属箔烧蚀光之间的时间同步,获得了激光烧蚀金属箔形变的动态图像,有助于研究短脉冲激光烧蚀金属靶产生的冲击波对物质微结构的影响。     

气流流场的高分辨激光光谱法测量

对高分辨率激光光谱技术用于气流流场的测量方法进行了探讨．利用不同波长光波频率的自动扫描进行了静态和动态、单向和相向光的吸收光谱测量,得到了初步的实验结果,并对实验中的关键技术及难点进行了讨论     

超高速小弹丸激光片光测速系统的研制及应用

为满足轻气炮实验中对超高速小弹丸的测速需求,研制了一套激光片光测速系统.系统采用片光压缩技术、光谱滤光技术以及电路滤波和宽带放大技术,解决了超高速小弹丸测速成功率低和易受干扰的问题,测速信号具有较高的信噪比.在轻气炮实验中,该系统实现了对高速小弹丸的速度测量,与激光光束遮断法对比,测量结果的不一致性小于1％,系统的测量...     

基于数字图像相关的转速测量方法

针对转动机构运动学参量测量问题,基于数字图像相关技术,本文提出了转角、转速、速度瞬心等运动学参量的测量方法。利用模拟散斑图进行方法可靠性分析,结果表明,若取多个区域测试结果的平均值作为可靠测试结果,则转角测试精度可达0.01°,瞬心位置测试精度可达亚像素量级。搭建转速图像测试系统,并测试了电机转轴的转速与速度瞬心。实验结果进一步表明,基于数字图像相关的转速测量方法在实际工程测量中具有较高的精度与稳定性。     

Full-field Thermal Deformation Measurements in a Scanning Electron Microscope by 2D Digital Image Correlation

Using recently developed methods for application of a nano-scale random pattern having high contrast during SEM imaging, baseline full-field thermal deformation experiments have been performed successfully in an FEI Quanta SEM using 2D-DIC methods. Employing a specially redesigned commercial heating plate and control system, with modified specimen attachment procedures to minimize unwanted image motions, recently developed distortion correction procedures were shown to be effective in removing both drift and spatial distortion fields under thermal heating. 2D-DIC results from heating experiments up to 125°C on an aluminum specimen indicate that (a) the fully corrected displacement components have nearly random variability and a standard deviation of 0.02 pixels (≈25 nm at 200× and ≈0.5 nm at 10,000×) in each displacement component and (b) the unbiased measured strain fields have a standard deviation ≈150 × 10⁻⁶ and a mean value that is in good agreement with independent measurements, confirming that the SEM-DIC based method can be used for both micro-scale and nano-scale thermal strain measurements.

数字图像相关方法在桥梁裂缝变形监测中的应用

本文结合工程实际背景分析了数字图像相关方法应用在桥梁裂缝变形监测中的可行性及优越性。根据桥梁裂缝变形的特点采用数字图像处理技术中的位移梯度法进行所选区域的相关匹配搜索并对相关系数的计算公式加以改进。使实验过程得以简化。计算结果全场化、直观化。本文对数字图像处理软件的测量精度和在实际测量中的测试误差进行了分析和研究。证明该软件能够更加精确地测定裂缝在各种荷载作用下的变形量值．实际的桥梁测试也验证了该方法的可行性和优越性。若图像记录设备的分辨率是12．47pixel／mm(0．0802ram／pixel)。本文所涉及到的桥梁裂缝边缘的位移测试精度为0．000802mm。     

PIV图像粒子像斑定位偏差综合评估试验及其测速误差评估

本文针对ＰＩＶ技术的直接测量法中图像的可读性和可测性，讨论了从模拟图像到数字图像，最后到粒子像斑中心位置的确定过程中的误差规律；并提出了一种称之为粒子像斑定位偏差综合评估的试验方法。     

基于背景色彩识别的磨粒图像分割方法

针对铁谱图像背景色彩相对单一的特点,设计了1种基于背景色彩识别的磨粒图像分割方法,采用该方法对轴尖-宝石轴承的润滑油铁谱图像进行图像分割,并用所得磨粒覆盖面积推算轴尖磨损量.通过大量磨粒图像分割实践表明,所设计的方法具有精度高、计算速度快及适应性强等优点.定量磨损分析表明,该摩擦副的磨损进程极为缓慢.     

基于双线性位移模式数字图像相关方法的误差分析及应用

探讨数字图像相关方法测试结果的误差分布规律对提高该方法的测试精度具有重要意义。本文从理论上分析了基于双线性位移模式数字图像相关方法的子区变形场测试误差分布规律,结果表明,当试件的真实变形可由双线性位移模式描述时,变形场最大测试误差通常出现在子区的边界或节点处。因此,若试件发生均匀拉伸等常应变变形,可利用相关系数选取一个最优子区,认为测得最优子区中心应变为试件真实应变。零变形实验验证了该测试方法的可靠性。最后对手机导光板试件在单轴拉伸载荷下的数字图像进行分析,并利用本文方法测试了其弹性常数。     

数字图像相关分析法增量位移场测试技术

利用位移场的连续性,对亚像素位移场的算法进行了一些改进,设计了一套分步计算位移场、应变场的测量计算方法,较好地解决了数字图像相关分析法计算精度和效率.采用增量位移场叠加的方法计算大应变位移场,采用局部平面拟合的方法计算应变场.通过对高分子材料拉伸试验位移场的测量和结果标定,说明该方法具有较强的实用性和计算精度.同时,由于避免了对亚像素点的搜索,大大提高了计算效率.     

数字图像相关方法中散斑图的质量评价研究

在利用数字图像相关方法测量物体表面变形时,被测物体表面必需覆盖有灰度随机分布的散斑场,该散斑场作为试件表面变形信息的载体随试件一起变形。在实际情况下,不同的散斑场会显示出完全不同的灰度分布特征,并对数字图像相关方法的测量结果有着重要影响。因此如何定量评价散斑图的优劣是数字图像相关方法中一个重要的基本问题,也是该方法的使用者非常关心的问题。基于最近数字图像相关方法基本理论研究的进展,本文提出平均灰度梯度这一新参数用于散斑图质量的评价。为证实该参数的有效性,本文对五幅明显不同的散斑图进行了精确平移,并将数字图像相关方法测量的位移与预加的平移量进行比较,分析了位移测量结果的均值误差和标准差。结果显示位移测量结果的均值误差和标准差均与散斑图的平均灰度梯度有关,一个好的散斑图应该具有较大的平均灰度梯度。