【正文】 變化 ? ?yx,??之間的關(guān)系為 ? ? ? ?yxdpyxy ,2 39。Imt a n, 00?? ? （ 229） 借助于（ 229）式，利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，便可以從實(shí)驗(yàn)中的莫爾條紋圖像確定條紋的相位值 ? ?yx,?? ，再利用（ 218）式，確定光束通過熱流體溫度場(chǎng)后的偏折角 ? ，由此進(jìn)一步確定流體溫度場(chǎng) T。 圖 31 試驗(yàn)系統(tǒng)圖 基于 MATLAB 的圖像處理以獲得相位變化 由 CCD 測(cè)得變溫前后莫爾條紋圖（ CCD 鏡頭采用 256*256um 的分辨率），放入高溫物體前的 莫爾條紋如圖 。由又 第二章的理 論基礎(chǔ)上再現(xiàn)了溫度場(chǎng) T(x,y)的推倒過程。 3. 利用 matlab 軟件處理云紋圖像，得到了莫 爾條紋的纖相位變化，并用此相位變化推導(dǎo)出溫度場(chǎng)的變化，證明了該實(shí)驗(yàn)原理的可行性。 由于作者水平有限，加之實(shí)驗(yàn)條件的限制，論文中的不足或錯(cuò)誤之處懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)指正。 deflectometry. Applied Optics, 1981, 20(24):42634266 [21] 王鳴，鐘金剛，李達(dá)成 . 次條紋積分解調(diào)相位的表面輪廓術(shù) . 光學(xué)學(xué)報(bào)， 1997,17(19):14621465 [22] 王鳴 . 條紋相位的測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用的研究： [博士學(xué)位論文 ] . 北京：清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系， 1998 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁 共 32 頁 [23] 王鳴 . 次條紋積分干涉計(jì)量 . 光學(xué)學(xué) 報(bào)， 1995, 15(12):16011606 [24] 王伯雄，葉茂 . 傅里葉變換在莫爾測(cè)偏法中的應(yīng)用 . 儀器儀表學(xué)報(bào)， , , 1999， 313316 [25]Qian Liu, Ryoji Ohba. Effects of unparallel grating planes in Talbot OPTICS, , , July 1999, 41114116 [26]Qian Liu, Ryoji Ohba. Effects of unparallel grating planes in Talbot Interferometry. OPTICS, , , May 2020, 20842090 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁 共 32 頁 致 謝 本論文的工作是在我的指導(dǎo)老師王老師的悉心指導(dǎo)下完成的，王 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。 又采用逐個(gè)取點(diǎn)的方法擬合出某一條線上的位移變化 h(x,y),利用格拉德斯通－戴爾 （ Gladstone－ Dale） 公式和理想氣體狀態(tài)方程的莫爾條紋相位－折射率和折射率－溫度場(chǎng)的關(guān)系得到待測(cè)溫度場(chǎng) T(x,y).該推導(dǎo)過程也證明了用摩爾偏折法測(cè)量流體溫度場(chǎng)的可行性。由圖，并且條紋的偏折隨著和該條文的距離的贈(zèng)大而遞減。 借助于測(cè)量莫爾條紋的相位來獲得條紋位移量，再由位移量來獲得光線通過熱流體溫度場(chǎng)后的光線偏折角，進(jìn)而得到流體的溫度場(chǎng)分布。*,39。Re 39。 對(duì)式（ 220）進(jìn)行傅里葉變換 (固定 y，對(duì) x 坐標(biāo)做一維傅立葉變換 )，可得 ? ? ? ? ? ? ? ?yffCyffCyfAyfG , 00 ????? (221) 其中各大寫字母表示傅立葉頻譜分布函數(shù)， f 為 x 方向的空間頻率。、 d 都是已知常數(shù)，從而只要求得莫爾條紋得相位分布 ?? ( x,y)，就可以得到光線偏折角 ? ?yxy ,? ，進(jìn)而得到介質(zhì)得折射率場(chǎng)，最終得到流體溫度場(chǎng)。2c o s (213) 利用近似 12cos ????????，22sin ?? ???????解 (212) (213)得 ? ??? lpddx xy ??? 2/39。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 32 頁 圖 23 莫爾偏折法原理 圖中 G1,G2為兩個(gè)等節(jié)距光柵，光柵節(jié)距為 p ，兩個(gè)光柵之間的距離為 d。圖 21 為莫爾條紋產(chǎn)生機(jī)理的示意圖，圖中兩個(gè)光柵 G1 和 G2 的節(jié)距均為 p，它們與 x 軸的夾角均為θ /2。則對(duì) n( x,y,z) 有 yTTnyTRTK M Pyn ??????????? 002 1 ?? (24a) 或ynn TynK M PRTyT ??????????? ?? 0021 (24b) 式（ 2－ 4a）、（ 2－ 4b）表明溫度一階導(dǎo)數(shù)和所測(cè)的折射率一階導(dǎo)數(shù)之間有比清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 共 32 頁 較簡單的關(guān)系，由式（ 22）和式（ 23）可得溫度場(chǎng) T 與折射率場(chǎng) n 的關(guān)系為 RPnKMT 1?? (25) 在莫爾偏折法中，通過測(cè)量莫爾條紋的位移獲得光線經(jīng)過流體的偏折角，從而進(jìn)一步獲得流體的折射率場(chǎng) n，再借助于（ 2－ 5）式獲得流體的溫度場(chǎng) T。針對(duì)這一問題的具體特點(diǎn)， 等人在試件柵高溫復(fù)制技術(shù)的基礎(chǔ)上又發(fā)展了復(fù)雜結(jié)構(gòu)表面的試件柵復(fù)制技術(shù)，成功地研究了一系列新型微電子封裝組件的熱應(yīng)變問題，并使高溫云紋干涉法實(shí)驗(yàn)技術(shù)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。他應(yīng)用此工藝在青銅、不銹鋼材料上制作了高溫柵，并且分別進(jìn)行了 550℃長時(shí)間氧化實(shí)驗(yàn)和 750℃短時(shí)間氧化實(shí)驗(yàn)。在以后的發(fā)展中，人們不斷改進(jìn)高溫柵的制作工藝，使高溫柵的制作水平有所提高。云紋光柵的制作是云紋干涉法的重要內(nèi)容，也是影響和制約云紋干涉法推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。該光路的缺點(diǎn)是需要一個(gè)大準(zhǔn)直鏡和較多的反射鏡，這使得整個(gè)光路系統(tǒng)較為龐大、調(diào)節(jié)更為煩瑣，而且大準(zhǔn)直鏡的加工也很困難。下面簡單介紹幾種典型光路及其各自特點(diǎn)。 0? 可等價(jià)于剛體位移產(chǎn)生的均勻位相差。39。39。和 B39。后者則從光的波前干涉理論出發(fā)對(duì)云紋干涉法進(jìn)行了嚴(yán)格的理論推導(dǎo)和解釋。云紋干涉法是八十年代初興起的一種具有非接觸測(cè)量、可進(jìn)行全場(chǎng)和實(shí)時(shí)分析的高靈敏度大量程的光學(xué)測(cè)量方法，通常使用頻率為 600~2400 線 /mm 的高密度光柵，其測(cè)量位移靈敏度比傳統(tǒng)的云紋法高幾十倍甚至上百倍。 關(guān)鍵詞： 微細(xì)尺度傳熱學(xué)，莫爾偏折法，傅立葉變換，溫度場(chǎng)測(cè)量 。清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 I 頁 共 III 頁 摘 要 微細(xì)尺度對(duì)流換熱溫度場(chǎng)的光學(xué)測(cè)量技術(shù)是微細(xì)尺度傳熱學(xué)研究領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，它可以為微細(xì)尺度傳熱學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究提供有效的技術(shù)途徑。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，本文所提出的測(cè)量微細(xì)尺度對(duì)流換熱溫度場(chǎng)的傅立葉變換莫爾偏折法是可行的，所提出的提高微細(xì)尺度流場(chǎng)測(cè)量靈敏度的三種技術(shù)途徑也是有效的，它將對(duì)微細(xì)尺度傳熱學(xué)的研究提供一種有效的實(shí)驗(yàn)方法。 Deflectometry, Fourier transform, Temperature measurement 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 III 頁 共 III 頁 目 錄 1 高溫云紋干涉法基本理論與研究概況 ................................ 1 引言 ........................................................ 1 云紋干涉法的基本原理 ........................................ 1 基于空間虛柵概念的解釋 ................................. 2 云紋干涉法的波前干涉理論 ............................... 3 云紋干涉法實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù) .................................... 5 雙光束光路系統(tǒng) ......................................... 5 三反鏡光路系統(tǒng) ......................................... 5 大準(zhǔn)直鏡光路系統(tǒng) ....................................... 6 光柵分光光路系統(tǒng) ....................................... 7 云紋干涉法在高溫領(lǐng)域的研究概況 .............................. 9 小結(jié) ....................................................... 11 2 莫爾偏折法測(cè)量流體溫度場(chǎng)的基本原理 ............................. 12 格拉斯通－戴爾（ GladstoneDale）公式 ....................... 12 非均勻介質(zhì)中光線的傳播 ..................................... 13 莫爾偏折法測(cè)溫的基本原理 ................................... 13 傅立葉變換求取莫爾條紋相位的基本原理 ....................... 18 小結(jié) ....................................................... 21 3 基于 MATLAB 的圖像仿真得到相位的移動(dòng) ............................ 22 試驗(yàn)系統(tǒng)及其基本工作原理 ................................... 22 基于 MATLAB 的圖像處理以獲得相位變化 ........................ 22 總結(jié) ....................................................... 27 總結(jié) .............................................................. 28 參考文獻(xiàn) .............