【正文】 y ,? 與莫爾條紋相位變化 ? ?yx,??之間的關(guān)系為 ? ? ? ?yxdpyxy ,2 39。Imt a n, 00?? ? （ 229） 借助于（ 229）式，利用計算機圖像處理技術(shù)，便可以從實驗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后的偏折角 ? ，由此進一步確定流體溫度場 T。 圖 31 試驗系統(tǒng)圖 基于 MATLAB 的圖像處理以獲得相位變化 由 CCD 測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 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)出溫度場的變化，證明了該實驗原理的可行性。 由于作者水平有限，加之實驗條件的限制，論文中的不足或錯誤之處懇請各位老師和同學(xué)指正。 deflectometry. Applied Optics, 1981, 20(24):42634266 [21] 王鳴，鐘金剛，李達成 . 次條紋積分解調(diào)相位的表面輪廓術(shù) . 光學(xué)學(xué)報， 1997,17(19):14621465 [22] 王鳴 . 條紋相位的測量技術(shù)及其應(yīng)用的研究： [博士學(xué)位論文 ] . 北京：清華大學(xué)精密儀器與機械學(xué)系， 1998 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 32 頁 [23] 王鳴 . 次條紋積分干涉計量 . 光學(xué)學(xué)報， 1995, 15(12):16011606 [24] 王伯雄，葉茂 . 傅里葉變 換在莫爾測偏法中的應(yīng)用 . 儀器儀表學(xué)報， , , 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 20xx, 20842090 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 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 老師嚴謹?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。 又采用逐個取點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－溫度場的關(guān)系得到待測溫度場 T(x,y).該推導(dǎo)過程也證明了用摩爾偏折法測量流體溫度場的可行性。由圖 可以看出在第十六條亮條紋周圍出現(xiàn)了位相的偏折，并且條紋的偏折隨著和該條文的距離的贈大而遞減。 借助于測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后的光線偏折角，進而得到流體的溫度場分布。*,39。Re 39。 對式（ 220）進行傅里葉變換 (固定 y，對 x 坐標做一維傅立葉變換 )，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 ,? ，進而得到介質(zhì)得折射率場，最終得到流體溫度場。2c o s (213) 利用近似 12cos ????????，22sin ?? ???????解 (212) (213)得 ? ??? lpddx xy ??? 2/39。 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 32 頁 圖 23 莫爾偏折法原理 圖中 G1,G2為兩個等節(jié)距光柵，光柵節(jié)距為 p ，兩個光柵之間的距離為 d。圖 21 為莫爾條紋產(chǎn)生機理的示意圖，圖中兩個光柵 G1 和 G2 的節(jié)距均為 p，它們與 x 軸的夾角均為θ /2。則對 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)和所測的折射率一階導(dǎo)數(shù)之間有比清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 32 頁 較簡單的關(guān)系，由式（ 22）和式（ 23）可得溫度場 T 與折射率場 n 的關(guān)系為 RPnKMT 1?? (25) 在莫爾偏折法中，通過測量莫爾條紋的位移獲得光線經(jīng)過流體的偏折角，從而進一步獲得流體的折射率場 n，再借助于（ 2－ 5）式獲得流體的溫度場 T。針對這一問題的具體特點， 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驗技術(shù)得到更進一步的發(fā)展。他應(yīng)用此工藝在青銅、不銹鋼材料上制作了高溫柵，并且分別進行了 550℃長時間氧化實驗和 750℃短時間氧化實驗。在以后的發(fā)展中，人們不斷改進高溫柵的制作工藝，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)。該光路的缺點是需要一個大準直鏡和較多的反射鏡，這使得整個光路系統(tǒng)較為龐大、調(diào)節(jié)更為煩瑣，而且大準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。 0? 可等價于剛體位移產(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)對云紋干涉法進行了嚴格的理論推導(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量、可進行全場和實時分析的高靈敏度大量程的光學(xué)測量方法，通常使用頻率為 600~2400 線 /mm 的高密度光柵，其測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： 微細尺度傳熱學(xué)，莫爾偏折 法，傅立葉變換，溫度場測量 。清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 I 頁 共 III 頁 云紋干涉法測量流體溫度場的畢業(yè)設(shè)計說明書 摘 要 微細尺度對流換熱溫度場的光學(xué)測量技術(shù)是微細尺度傳熱學(xué)研究領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，它可以為微細尺度傳熱學(xué)的實驗研究提供有效的技術(shù)途徑。 實驗驗證表明，本文所提出的測量微細尺度對流換熱溫度場的傅立葉變換莫爾偏折法是可行的，所提出的提高微細尺度流場測量靈敏度的三種技術(shù)途徑也是有效的，它將對微細尺度傳熱學(xué)的研究提供一種有效的實驗方法。 Deflectometry, Fourier transform, Temperature measurement 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 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 ................................ 4 引言 ........................................................ 4 云紋干涉法的基本原理 ........................................ 4 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 云紋干涉法實驗方法與技術(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 莫爾偏折法測量流體溫度場的基本原理 ............................. 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 ............................ 22 試驗系統(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