【正文】 y）曲線，相關(guān)程序如圖 圖 h(x,y)的程序 用上訴程序得到的擬合曲線如圖 ，這樣就可以得到大致的相位變化曲線),( yxh ，雖然這個(gè)相位變化曲線 ),( yxh 與真實(shí)圖像之間還有區(qū)別，但是經(jīng)過(guò)擬合，可以以曲線圖像更直觀的看到相位的變化， 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 26 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 h(x,y)曲線 得到 h(x,y)曲線后，由式 216和式 217得到偏折角 ? ?yxy ,? 曲線如圖 . 圖 偏折角與相位偏移的關(guān)系 由第二章中的公式 RPnKMT 1?? （ 25）， dzynndzxnnLyLx????????0011?? （ 26）即可由偏折角曲線 ? ?yxy ,? 推出溫度場(chǎng) T(x,y)圖 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 27 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 待測(cè)區(qū)域溫度場(chǎng) 圖 617k,這是待測(cè)溫度場(chǎng)中最高溫度，可大致認(rèn)為這就是放入的高溫銅絲的溫度， 小結(jié) 本章先介紹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖且對(duì)其工作原理做了簡(jiǎn)單介紹。詳細(xì)分析并建立了該圖像處理技術(shù)的數(shù)學(xué)模型。 另外也感謝我的家人，他們的理解和支持使我能夠在學(xué)校專心完成我的學(xué)業(yè)。王老師的熱心幫助和積極督促讓我能夠順利的完成論文，也讓我了解到王老師作為一位研究人員應(yīng)有的博學(xué)知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 28 頁(yè) 共 32 頁(yè) 總結(jié) 本文提出了一種可用于微細(xì)尺度對(duì)流換熱溫度場(chǎng)測(cè)量的傅立葉變換莫爾偏折技術(shù)，為微細(xì)尺度傳熱的實(shí)驗(yàn)研究提供了一條切實(shí)可行的技術(shù)途徑。 圖 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 24 頁(yè) 共 32 頁(yè) 由圖 和圖 Y=125 時(shí)，莫爾條紋的相位變化最大，所以把圖 讀入 MATLAB，并取 Y=125 可得到這一條直線上的的光強(qiáng)分布圖如圖 。表明莫爾偏折法對(duì)光線偏折角具有很好的放大作用，也證明了莫爾偏折法測(cè)量流體溫度場(chǎng)的可行性。 0 的復(fù)角。Imt an, ?? ?? (225) 在光線不通過(guò)待測(cè)介質(zhì)，沒(méi)有受到擾動(dòng)時(shí)，形成的莫爾條紋存在著一個(gè)初始相位值 ? ?yx,0? ，因此在計(jì)算由流場(chǎng)變化引起的真實(shí)相位變化時(shí)，應(yīng)將光線通過(guò)流場(chǎng)擾動(dòng)后的相位 ? ?yx,? 減去沒(méi)有通過(guò)流場(chǎng)擾動(dòng)時(shí)的初始相位 ? ?yx,0? ,以得到流場(chǎng)對(duì)光線擾動(dòng)引起的莫爾條紋相位的變化。 如前所述， ? ?yxa , , ? ?yxb , , ? ?yx,? 對(duì)條紋空間分布的影響均小于 f0對(duì)條 紋的調(diào)制，所以 (221)式所表征的傅立葉頻譜將有三個(gè)頻帶? ?yfA , , ? ?yffC ,0? , ? ?yffC ,0? 如圖所示。莫爾偏折法測(cè)量微細(xì)尺度對(duì)流換熱流體溫度場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程框圖如圖 28所示。 （ 214） 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 32 頁(yè) 考慮到 12/ ??? ，上式簡(jiǎn)化為 ?? lpdx y ??39。 在 x y平面內(nèi)，光柵 G1,G2與 x軸交角分別為 +θ /2 和 θ /2。在一級(jí)亮紋 上取一點(diǎn) ( x ,y)，為了討論的方便，以對(duì)莫爾條紋的形成進(jìn)行細(xì)致分析，被討論區(qū)域放大圖如圖 22所示。 非均勻介質(zhì)中光線的傳播 利用光線傳播的費(fèi)馬 (Fermat)原理可知，光線通過(guò)穩(wěn)定的非均勻折射率場(chǎng)時(shí)光線的傳播方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。為了將云紋干涉法實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電廠主蒸汽管清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 11 頁(yè) 共 32 頁(yè) 道的蠕變監(jiān)測(cè)，鄒大慶等人提出并實(shí)現(xiàn)了曲面變形柵復(fù)制技術(shù)，但為工程單位提供了有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，而且同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了高溫云紋干涉法實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)于曲面的變形問(wèn)題的研究，拓寬了高溫云紋干涉法的應(yīng)用范圍。為了解決陶瓷材料的熱沖擊斷裂和航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片殘余變形測(cè)量以及材料在強(qiáng)激光輻照下的變形測(cè)試等新問(wèn)題，又促使高溫柵向更高的溫度發(fā)展，出現(xiàn)了干法濕法刻蝕金屬和陶瓷材料基體的零厚度光柵 (1100℃ )，并對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)材料的斷裂破壞機(jī)理作出了貢獻(xiàn)，也使得高溫云紋干涉法實(shí)驗(yàn)技術(shù)中的高溫柵得到更進(jìn)一步的發(fā)展。 1974 年 提出了使用電解光刻腐蝕法制作高溫柵的工藝，使高溫位相粗柵的質(zhì)量有所提高。云紋光柵的制作途徑通常有機(jī)刻和光刻兩種。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 光柵分光光路系統(tǒng) 在圖 ，準(zhǔn)直激光束垂直入射到一個(gè)高頻正交云紋光柵的表面，在互相垂直的光柵方向產(chǎn)生對(duì)稱的士 l級(jí)衍射光，利用四個(gè)反射鏡將這四束衍射光反射到試件表 面，這樣即可同時(shí)測(cè)量 U、 V變形位移場(chǎng)。 雙光束光路系統(tǒng) 圖 是云紋干涉法最基本的雙光束光路，具有光學(xué)元件少、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 z方向的位移 w對(duì)光強(qiáng)分布的影響被消除。139。和 B39。均為平面光波。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè) 共 32 頁(yè) 基于空間虛柵概念的解釋 最常見的云紋干涉法光路是由云紋干涉法的創(chuàng)始人 倡導(dǎo)的雙光束對(duì)稱入射試件柵光路，如圖 所示。由于云紋干涉法的上述優(yōu)點(diǎn)，它己經(jīng)受到了廣大實(shí)驗(yàn)力學(xué)工作者的日益重視，并被譽(yù)為八十年代以來(lái)實(shí)驗(yàn)力學(xué)領(lǐng)域中的最重要發(fā)展。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 II 頁(yè) 共 III 頁(yè) Abstract Optical flow visualization and measurement is one of the interesting fields in the experimental researches of heat transfer, especially in the field of mini/micro scale heat transfer. An optical method, Fourier Transform Moir233。本文針對(duì)微細(xì)尺度對(duì)流換熱溫度場(chǎng)的特點(diǎn)，提出了一種可用于微細(xì)尺度對(duì)流換熱溫度場(chǎng)測(cè)量的傅立葉變換莫爾偏折法。實(shí)驗(yàn)中不僅順利地探測(cè)到了細(xì)絲加熱前后莫爾條紋的變化，還得到了細(xì)絲周圍流場(chǎng)的溫度分布。 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。和 B的負(fù)一級(jí)衍射光波 B39。和 B39。39。39。 云紋干涉法實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù) 云紋干涉法光路系統(tǒng)的基本要求是保證對(duì)稱入射到試件柵上兩束等強(qiáng)度的相干準(zhǔn)直光。 圖 大準(zhǔn)直鏡光路系統(tǒng) 圖 所示的光路利用一個(gè)大準(zhǔn)直鏡產(chǎn)生一束面積較大的準(zhǔn)直光，利用四個(gè)反射鏡將其分為四束準(zhǔn)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(zhǔn)直光 )，然后通過(guò)另外四個(gè)反射鏡將四束準(zhǔn)直光反射到試件表面。另外，利用微型馬達(dá)驅(qū)動(dòng)分光光柵，可以方便地實(shí)現(xiàn)云紋干涉法的相移技術(shù)，以提高測(cè)量的靈敏度和精度。 1964 年 鋼板的熱應(yīng)變進(jìn)行了測(cè)量。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(lái)，許多實(shí)驗(yàn)工作者致力于這方面的研究。八十年代后期以來(lái)，微電子封裝技術(shù)朝著大規(guī)模、高密度表面安裝的方向迅猛發(fā)展。 K 值隨氣體的種類的不同而不同，且隨波長(zhǎng)略有變化。 莫爾偏折法測(cè)溫的基本原理 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 14 頁(yè) 共 32 頁(yè) 莫爾偏折法是建立于莫爾效應(yīng)基礎(chǔ)上的一種光學(xué)方法。 (211) 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 15 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 21莫爾條紋形成機(jī)理的序數(shù)方程法解釋中的幾何關(guān)系 圖 22對(duì)一級(jí)亮紋的序數(shù)方程分析 利用光束偏折產(chǎn)生莫爾條紋位移來(lái)進(jìn)行流體溫度場(chǎng)測(cè)量的方法稱為莫爾偏折法。這時(shí)光柵的序數(shù)方程為 pkdxdyxy )(2s i n)39。2, ?? ?? (217) 聯(lián)合（ 216），（ 217）得 ? ? ? ?yxdpyxy ,2 39。莫爾條紋圖案光強(qiáng)分布滿足如下關(guān)系： ? ? ? ? ? ? ? ?? ?yxxfyxbyxayxg ,2c o s, 0 ?? ??? （ 219） 其中 ? ?yx,? 為相位，包含了待測(cè)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(duì)條紋的影響要大于 ? ?yxa , 和 ? ?yxb , 。Imt an2, 0 ccacxfyx ?? ?? (224) 其中 ??Im 和 ??Re 分別表示對(duì)復(fù)數(shù)取虛部和實(shí)部。由（ 2－ 18）式可知，光束偏折角 ? ?yxy ,? 與莫爾條紋相位