仪器仪表学报
儀器儀錶學報
의기의표학보
CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT
2012年
2期
413-420
,共8页
微流量%微流体粒子图像测速仪%三维速度场
微流量%微流體粒子圖像測速儀%三維速度場
미류량%미류체입자도상측속의%삼유속도장
采用微流体粒子图像测速仪(microscale particle image velocimetry,micro-PIV)对200μm宽、60μm深的长直通道三维速度场进行了非接触定量可视化测量,并在此基础上计算了通道内的微流量.实验采用二维分层速度场测量方法,将通道沿物镜景深方向划分为11个流体层,通过高精度的位移平台实现流体跨层粒子图像采集.分别针对64×64像素和32×32像素2种判读域,采用micro-PIV系综相关算法对流体层二维速度场进行分析,获得三维全场速度分布,在此基础上利用截面速度离散积分原理计算出截面微流量.实验结果表明,基于微流体粒子图像测速仪的三维速度场分析能够实现对微通道流量的精确测量.对于64×64像素判读域,输入流量在2.481～5.788 μL/min范围的测量结果精度较高,最大相对误差为3.87％；对于32 ×32像素判读域,输入流量在3.307～8.269 μL/min范围内均有较高测量精度,最大相对误差为3.69％,表明采用32×32像素判读域的流量测量精度总体上优于64×64像素判读域.
採用微流體粒子圖像測速儀(microscale particle image velocimetry,micro-PIV)對200μm寬、60μm深的長直通道三維速度場進行瞭非接觸定量可視化測量,併在此基礎上計算瞭通道內的微流量.實驗採用二維分層速度場測量方法,將通道沿物鏡景深方嚮劃分為11箇流體層,通過高精度的位移平檯實現流體跨層粒子圖像採集.分彆針對64×64像素和32×32像素2種判讀域,採用micro-PIV繫綜相關算法對流體層二維速度場進行分析,穫得三維全場速度分佈,在此基礎上利用截麵速度離散積分原理計算齣截麵微流量.實驗結果錶明,基于微流體粒子圖像測速儀的三維速度場分析能夠實現對微通道流量的精確測量.對于64×64像素判讀域,輸入流量在2.481～5.788 μL/min範圍的測量結果精度較高,最大相對誤差為3.87％；對于32 ×32像素判讀域,輸入流量在3.307～8.269 μL/min範圍內均有較高測量精度,最大相對誤差為3.69％,錶明採用32×32像素判讀域的流量測量精度總體上優于64×64像素判讀域.
채용미류체입자도상측속의(microscale particle image velocimetry,micro-PIV)대200μm관、60μm심적장직통도삼유속도장진행료비접촉정량가시화측량,병재차기출상계산료통도내적미류량.실험채용이유분층속도장측량방법,장통도연물경경심방향화분위11개류체층,통과고정도적위이평태실현류체과층입자도상채집.분별침대64×64상소화32×32상소2충판독역,채용micro-PIV계종상관산법대류체층이유속도장진행분석,획득삼유전장속도분포,재차기출상이용절면속도리산적분원리계산출절면미류량.실험결과표명,기우미류체입자도상측속의적삼유속도장분석능구실현대미통도류량적정학측량.대우64×64상소판독역,수입류량재2.481～5.788 μL/min범위적측량결과정도교고,최대상대오차위3.87％；대우32 ×32상소판독역,수입류량재3.307～8.269 μL/min범위내균유교고측량정도,최대상대오차위3.69％,표명채용32×32상소판독역적류량측량정도총체상우우64×64상소판독역.
