【導(dǎo)讀】?jī)?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。提高莫爾偏折法的測(cè)量靈敏度，是解決微細(xì)尺度對(duì)流換熱溫度場(chǎng)測(cè)量的關(guān)鍵。出了探測(cè)微細(xì)尺度熱流場(chǎng)對(duì)光學(xué)參數(shù)的要求。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?chē)鲌?chǎng)的溫度分布。

　　

【正文】 Y=125 時(shí) h（ x,y）曲線(xiàn)，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(xiàn)如圖 ，這樣就可以得到大致的相位變化曲線(xiàn)),( yxh ，雖然這個(gè)相位變化曲線(xiàn) ),( 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(xiàn)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(shū) 第 26 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 h(x,y)曲線(xiàn) 得到 h(x,y)曲線(xiàn)后，由式 216和式 217得到偏折角 ? ?yxy ,? 曲線(xiàn)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(xiàn) ? ?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(shū) 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。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(guò)程。 采用了 MATLAB 軟件對(duì) CCD 圖像進(jìn)行處理的方法。 又采用逐個(gè)取點(diǎn)的方法擬合出某一條線(xiàn)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(guò)程也證明了用摩爾偏折法測(cè)量流體溫度場(chǎng)的可行性。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。莫爾偏折法利用光 線(xiàn)穿過(guò)兩個(gè)等節(jié)距的光柵產(chǎn)生莫爾條紋的原理，由莫爾條紋的位移量來(lái)計(jì)算光線(xiàn)穿過(guò)熱流體時(shí)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角，從而獲得流體的折射率變化，由此可獲得流體的溫度場(chǎng)分布。莫爾偏折法不僅對(duì)試驗(yàn)件非接觸，對(duì)流場(chǎng)無(wú)擾動(dòng)，而且還具有測(cè)量靈敏度高、條紋反差好、空間分辨率高、實(shí)時(shí)觀測(cè)等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)。 1. 研究并建立了莫爾偏折法測(cè)量微細(xì)尺度流體溫度場(chǎng)的物理模型，分析了測(cè)量技術(shù)的基本原理 2. 提出了適用于微細(xì)尺度流體溫度場(chǎng)測(cè)量的傅立葉變換莫爾偏折法的圖像處理技術(shù)。詳細(xì)分析并建立了該圖像處理技術(shù)的數(shù)學(xué)模型。 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。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 29 頁(yè) 共 32 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 鐘金剛，王鳴，李達(dá)成 . 傅里葉變換莫爾偏折術(shù)用于自動(dòng)測(cè)量氣體溫度場(chǎng) . 中國(guó)激光， Vol. A24, , March 1997, 275280 [2] Li MA, Ming WANG, Song LIU, et al. Fourier Transform Moire Deflectometry for Measuring the 3D Temperature Field. CHINESE JOURNAL OF LASERS B. Vol. B9, ,3440 [3] 張鴻凌 . 應(yīng)用于微細(xì)尺度流體溫度場(chǎng)測(cè)量的激光云紋技術(shù)： [碩士學(xué)位論文 ]. 北京：清華大學(xué)工程力學(xué)系， 2020 [4] Yaozu Song, Xiangchun Zhang, Honglin Zhang. Laser Moire Deflectometry applicable for Mini/MicroScale Flow Visualization, in Proceedings of SPIE Optical Technology and Image Processing for Fluids and Solids Diagnostics 2020, Edited by Gong Xin Shen, Soyoung S. Cha, FuPen Chiang, Carolyn R. Mercer,322330 [5] 過(guò)增元 . 國(guó)際傳熱研究前沿 —— 微細(xì)尺度傳熱 . 力學(xué)進(jìn)展， 2020， 30 (1):15 [6] 朱德忠 . 熱物理激光測(cè)試技術(shù) . 北京：科學(xué)出版社， 1990 [7] Chandra Shakher, Anil Kumar Nirala. A review on refractive index and temperature profile measurements using l serbased interferometric techniques. Optics and Lasers in Engineering,31,1999.:455491 [8] 李田澤，胡希同，王振環(huán)等 . 使用莫爾條紋技術(shù)診斷不完全膨脹的三維氣流場(chǎng) .計(jì)量學(xué)報(bào)， , , January 2020, 4044 [9]曹起驤 . 密柵云紋法原理與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 1983 年 5 月 [10]Xianyu Su, Wenjing Chen. Fourier transform profilometry. Optics and Lasers in Engineering,35 , [11] 張鴻凌，宋耀祖 . 應(yīng)用于微細(xì)尺度流體溫度測(cè)量的激光云紋技術(shù) . 工程熱物清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 30 頁(yè) 共 32 頁(yè) 理學(xué)報(bào)， , , May 2020, 339341 [12]張鴻 凌，宋耀祖，張香春 . 測(cè)量微細(xì)尺度流體溫度場(chǎng)的傅立葉變換激光云紋技術(shù) . 工程熱物理學(xué)報(bào)， , , May 2020, 496498 [13] Mitsuo Takeda, Kazuhiro Mutoh. Fourier transform profilometry for the automatic measurement of 3D object shapes. Applied Optics, 1983,22(24):39773982 [14] Kishimoto, M Egashira, N Shinya. Microcreep Deformation Measurement by a Moire Method using Electron Beam Lithography and Electron Beam Scan. Optical Engineering,1993, 32(2):522526 [15] 邢永明 . 納米云紋技術(shù)及其應(yīng)用： [博士學(xué)位論文 ]. 北京：清華大學(xué)工程力學(xué)系， 2020 [16] 張春香 .測(cè)量微細(xì)尺度流體溫度場(chǎng)的傅立葉變換莫爾偏折法 :碩士學(xué)位論文 .清華 大學(xué)工程力學(xué)系 , [17] D. Post, W. A. Baracat. HighSensitivity Moire Interferometry ―― A Simplified Mechanics, v 21, n 3, Mar, 1981, p 100104 [18]Fulong Dai, James Mckelvie, Daniel Post. An Interpretation of Moire Interferometry from Wavefront Interference Theory. Optics and Laser in Engineering, 12 ,1990 .101118 [19] , . Moire deflectometry: a ray deflection approach to optical testing. Optical Engineering, 26(4), 944960 [20] E. Keren, E. BarZiv, I. Glatt, et al. Measurements of temperature distribution of flames by moir233。 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(shuō)明書(shū) 第 31 頁(yè) 共 32 頁(yè) [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(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè) 共 32 頁(yè) 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。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。在大學(xué)的四年生 活和學(xué)習(xí)中，我收獲很多。在此衷心感謝王艷紅老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo)。 在廣大同學(xué)的大力幫助下，我順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文寫(xiě)作工作，在此我向他們表示誠(chéng)摯的謝意。 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(zhuān)心完成我的學(xué)業(yè)。 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。