【正文】 ro scale heat transfer, is proposed in this paper. In this paper, the researches are focused on the improvement of measurement sensitivity, so as to meet the needs of measurement for mini/micro scale fluid temperature distribution. Three approaches are presented. physical and mathematical models of Moir233。 fringes,when the thin wire was heated, was obtained successfully. Furthermore, the temperature distribution around the heated thin wire was finally determined. proposed in this paper is actually applicable to mini/micro scale fluidtemperature measurement. The researches also showed that the three approaches to improve the measurement sensitivity work well. The optical method will be a useful experiment technique for mini/micro scale heat transfer. Key words: Mini/micro scale heat transfer, Moir233。 云紋干涉法是以試件表面的高靈敏度云紋光柵作為變形的傳感元件的，因而高質量的高靈敏度云紋光柵及其復制也成為該 方法推廣應用的關鍵技術。 云紋干涉法的基本原理 云紋干涉法在其發(fā)展歷史上先后出現(xiàn)了兩種解釋，即基于空間虛柵的解釋與波前干涉理論。 最早對云紋干涉法的解釋為 :對稱于試件柵法向入射的兩束相 干準直光在試件表面的交匯區(qū)域內形成頻率為試件柵兩倍 ( sff 2? )的空間虛柵，當試件受載變形時，刻制或復制在試件表面的試件柵也隨之變形，變形后的試件柵與作為基準的空間虛柵相互作用形成云紋圖，該云紋圖即為沿虛柵主方向的面內位移等值線，并提出了類似于幾何云紋的面內位移計算公式 : sXX fNfNu 2?? (11) sXX fNfNv 2?? 圖 云紋干涉法的空間虛柵解釋 對這一方法的理論解釋是以傳統(tǒng)的幾何云紋概念為基礎的，對建立有關云紋干涉法的一些基本概念是有幫助的，能夠滿足一般實驗現(xiàn)象及實驗結果處理的要求。和 B的負一級衍射光波 B39。 ? ?aiaA ?exp39。和 B39。39。39。39。39。 如果用波長數(shù) n表示相對光程變化，并考慮到光程與位相之間的關系 ),(2),( yxnyx ???? ??? （ 16） 由此得到 x方向面內位移 u的表達式 sXfNu 2? （ 17） 式中， NX是 u場等位移條紋級數(shù)。 云紋干涉法實驗方法與技術 云紋干涉法光路系統(tǒng)的基本要求是保證對稱入射到試件柵上兩束等強度的相干準直光。該光路只能測量單方向位移場，而且反射鏡要緊挨試件。 圖 大準直鏡光路系統(tǒng) 圖 所示的光路利用一個大準直鏡產生一束面積較大的準直光，利用四個反射鏡將其分為四束準直光 (圖中只畫了豎直方向的光束，水平方向也可分 為兩束準直光 )，然后通過另外四個反射鏡將四束準直光反射到試件表面。該光路結構緊湊，調節(jié)方便，適用于開發(fā)云紋干涉法的測試儀器。另外，利用微型馬達驅動分光光柵，可以方便地實現(xiàn)云紋干涉法的相移技術，以提高測量的靈敏度和精度。由于機刻的方法不僅費時和昂貴，而且光柵頻率即靈敏度受到限制，因此云紋干涉法中所使用的光柵通常采用光刻的方法，即采用激光全息干涉系統(tǒng)和光致抗蝕劑(即光刻膠 )刻蝕云紋光柵。 1964 年 鋼板的熱應變進行了測量。同年， Lytle Johnson 對焊接板的熱應變問題進行了研究。自從 和 于 1991 年提出了在金屬膜表面濕法刻蝕高頻柵制作高溫光柵的想法以來，許多實驗工作者致力于這方面的研究。 高溫條件下的光柵復制技術是高溫云紋干涉法的另一重要技術。八十年代后期以來，微電子封裝技術朝著大規(guī)模、高密度表面安裝的方向迅猛發(fā)展。 小結 本章首先闡述了云紋干涉法理論上的兩種基本 解釋，對云紋干涉法的實驗系統(tǒng)、光柵技術等進行了介紹，并對目前國內外實驗工作者對云紋干涉法在高溫測試領域的應用研究進行了綜述。 K 值隨氣體的種類的不同而不同，且隨波長略有變化。設光線沿 z 軸正方向傳播，由幾何分析和理論分析都可以得到光線穿過 非均勻折射率場時偏折的角度為 : dzynndzxnnLyLx????????0011?? (26a) 兩式中的積分均指對于整個光線所穿過得路程的積分，其中 L為探測光束所經過的試驗段的長度， x? 和 y? 分別表示光線穿過非均勻折射率場后的偏折角在xz 和 yz 平面內的投影 ,n 為介質的折射率。 莫爾偏折法測溫的基本原理 清華 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 32 頁 莫爾偏折法是建立于莫爾效應基礎上的一種光學方法。簡單的幾何分析即可得 ? ?? ? pmxypkxy?????????????????????????????????????2s in2c o s2s in2c o s )82()72(?? 其中 k 和 m 均為整數(shù)，對于一級亮紋有 mk=1 由（ 2－ 7）可以解得 : )2/sin(2 )( ? pkmx ?? (29) 實驗中θ角很小，從而我們有以下近似： ?? lppkmx ??? )( (210) 一級亮紋對應于 l=mk=1。 (211) 清華 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 32 頁 圖 21莫爾條紋形成機理的序數(shù)方程法解釋中的幾何關系 圖 22對一級亮紋的序數(shù)方程分析 利用光束偏折產生莫爾條紋位移來進行流體溫度場測量的方法稱為莫爾偏折法。光線透過被測非均勻介質后，光線的傳播方向將偏離原來傳播方向的角度為 ? 。這時光柵的序數(shù)方程為 pkdxdyxy )(2s i n)39。 （ 215） 當光線沒有通過位相物體時，由（ 2－ 10）式 x = lp/θ與（ 2－ 15）聯(lián)立得莫 爾條紋位移為 ? ? ? ??? dyxxxyxh y ,39。2, ?? ?? (217) 聯(lián)合（ 216），（ 217）得 ? ? ? ?yxdpyxy ,2 39。 清華 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 18 頁 共 32 頁 圖 24 莫爾偏折法測溫框圖 傅立葉變換求取莫爾條紋相位的基本原理 由 可以基本了解莫爾偏折法測溫度的基本原理，由莫爾條紋的相位變化? ?yx,?? 得到光線偏折角 ? ?yxy ,? ，進而求出流體的折射率場 ? ?yxn , ，最后求的溫度場的變化 ? ?yxT ,? ，由 ? ? ? ? ? ?yxTyxTyxT , 0??? 得到待求溫度。莫爾條紋圖案光強分布滿足如下關系： ? ? ? ? ? ? ? ?? ?yxxfyxbyxayxg ,2c o s, 0 ?? ??? （ 219） 其中 ? ?yx,? 為相位，包含了待測試的有用信息； ? ?yxa , 和 ? ?yxb , 是由于背景輻射、不均勻反射和傳播引起的噪聲信息參數(shù)； 0f 是干涉條紋在空間周期性變化的基頻，它對條紋的影響要大于 ? ?yxa , 和 ? ?yxb , 。 通過帶通濾波濾去 ? ?yfA , 和 ? ?yffC ,0? 只保留下 ? ?yffC ,0? 并對? ?yffC ,0? 進行傅立葉逆變換可以得到 ? ? ? ? ? ?? ?? ?xfyxiyxbyxc02,e x p,21,39。Imt an2, 0 ccacxfyx ?? ?? (224) 其中 ??Im 和 ??Re 分別表示對復數(shù)取虛部和實部。無流場擾動時的莫爾條紋的分布函數(shù)為： ? ? ? ? ? ? ? ?? ?yxxfyxbyxayxg ,2c o s, 000 ?? ??? （ 226） 對上式傅立葉變換、濾波、傅立葉逆變換，得到 ? ? ? ? ? ?? ?? ?xfyxiyxbyxc000 2,e x p,21,39。由（ 2－ 18）式可知，光束偏折角 ? ?yxy ,? 與莫爾條紋相位變化 ? ?yx,??之間的關系為 ? ? ? ?yxdpyxy ,2 39。由此可得 清華 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 32 頁 ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?yxcyxc yxcyxcacyx ,39。Imt a n, 00?? ?