用于微流場分析的顯微紋影系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來紋影技術(shù)的快速發(fā)展推動了微流場動力學(xué)的深入研究。微流場主要應(yīng)用在諸如微推進、MEMS冷卻系統(tǒng)、微型噴氣發(fā)動機、細(xì)顆粒沉積和去除噴墨打印頭等場合。由于微流場的尺寸在幾十到幾百微米量級，傳統(tǒng)的紋影法不適合于微流場的研究分析。本文結(jié)合傳統(tǒng)紋影技術(shù)和顯微攝影的原理設(shè)計了用于研究微流場的顯微紋影系統(tǒng)。該方法相比較于傳統(tǒng)紋影法具有較高的分辨率和靈敏度，系統(tǒng)簡單，易于實現(xiàn)，更適合對小尺寸的被測流體進行觀測。
　　本文圍繞顯微紋影光學(xué)系統(tǒng)和

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計開展研究，其研究工作的主要內(nèi)容如下:
　　1.介紹了顯微紋影技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，比較分析了反射式紋影儀和透射式紋影儀的優(yōu)缺點，分析了顯微紋影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，提出了顯微紋影系統(tǒng)整體設(shè)計方案。
　　2.分析了光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計了顯微紋影系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)。采用縮放法和解析法分別設(shè)計準(zhǔn)直系統(tǒng)和顯微攝影成像系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)。對設(shè)計的準(zhǔn)直系統(tǒng)和顯微攝影系統(tǒng)依據(jù)像質(zhì)評價準(zhǔn)則分別進行優(yōu)化。結(jié)果表明準(zhǔn)直透鏡發(fā)散角為

3、0.011mrad，顯微攝影系統(tǒng)放大倍數(shù)為10倍，分辨率為1μm，成像質(zhì)量接近衍射極限，可以實現(xiàn)對微流場的觀測。
　　3.對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個模塊進行了總體分析，設(shè)計了光學(xué)系統(tǒng)各個部件的安裝結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)，包括光源、相機、刀口的安裝部件。分析了透鏡的幾種安裝方式，對顯微紋影系統(tǒng)中的透鏡采用壓圈法固定，并設(shè)計了準(zhǔn)直透鏡、顯微物鏡和成像物鏡的鏡筒。設(shè)計了顯微紋影系統(tǒng)的刀口部件，采用直線步進電機控制刀口運動，根據(jù)電機安裝尺寸，設(shè)計對應(yīng)的連接