CN108169510A - 基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法 - Google Patents

基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108169510A
CN108169510A CN201711254521.XA CN201711254521A CN108169510A CN 108169510 A CN108169510 A CN 108169510A CN 201711254521 A CN201711254521 A CN 201711254521A CN 108169510 A CN108169510 A CN 108169510A
Authority
CN
China
Prior art keywords
field
camera
light
trace particle
microlens array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711254521.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108169510B (zh
Inventor
许传龙
宋祥磊
曹丽霞
刘煜东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201711254521.XA priority Critical patent/CN108169510B/zh
Publication of CN108169510A publication Critical patent/CN108169510A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108169510B publication Critical patent/CN108169510B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P5/20—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于单光场相机的微尺度流动三维速度场的测量装置及方法，其中测量装置包括双脉冲激光器、荧光显微镜、相机系统、同步控制器和计算机，其中计算机用于存储CCD相机获得的光场图片；选择两帧时间间隔为Δt光场照片，利用计算的点扩散函数，反卷积重建出示踪粒子的三维位置信息；通过三维互相关算法得出微流场的三维速度场信息。本发明采用单相机系统与传统荧光显微镜结合，实现微尺度流场的三维速度场测量，系统无需深度扫描，可以对非定常流动或非周期性流动的流场测量。

Description

基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法
技术领域
本发明涉及一种基于单光场相机的微尺度流动三维速度场的测量装置和方法，属于微尺度多相流测量技术领域。
背景技术
近年来，微流控芯片被迅速的应用于生物医学、化工及电子集成电路等领域，如微流体诊断芯片、化学合成芯片及散热芯片等。微流控芯片的功能与芯片内部的流动特性紧密相关，三维速度场的测量成为研究微尺度流动中的一个重要主题。Micro-PIV是目前进行微尺度流动特性研究最有效的非接触实验方法，现阶段基于传统相机搭建二维Micro-PIV技术较为成熟，但只能对某个深度面上的流场进行测量。
现阶段报导三维Micro-PIV技术一种是基于体视方法，其原理是采用体视显微镜和二个CCD相机同时从不同的角度拍摄被测流场中的粒子实现三维测速。体视Micro-PIV技术系统复杂，为得到两个较大的视角和增加纵向测量深度，采用大口径和较小数值孔径的物镜，利用大口径物镜中心线两侧的视场，光束不是通过大物镜的中心轴线，他们将出现不对称地扭曲现象，同时受两幅图像重合区域面积的影响，限制了测量精度。
另一种是共聚焦扫描Micro-PIV技术，在传统显微物镜和微通道中间设计了一个快速转盘，转盘上设计了一系列厚度不同透镜，其原理是通过不同厚度的透镜来改变系统在微通道深度方向上焦平面的位置，实现了扫描目的。通过扫描拍摄得到被测流场不同深度的光切片，达到三维测量的目的，因为需要对深度进行扫描，所以只能测量定常流动或周期性流动的流场。
光场相机可实现一次曝光就可以获取物空间光场信息，利用图像处理技术可以得到物空间的三维信息。但是现有商用光场相机针对宏观对象成像，并不适用于物镜F数在10以上显微镜的成像系统，并且不同倍率的显微镜物镜F数不同，系统要方便更换F数相匹配的微透镜阵列。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术需要扫描或采用多相机导致图像扭曲现象等缺点，而提出了一种方便更换以适用于不同显微镜物镜F数的基于单光场相机的微尺度流动三维速度场的测量装置和方法。
基本思路：利用CCD相机、1∶1中继系统及微透镜阵列组装一套相机系统，该相机系统适用于传统的荧光显微镜并方便更换与物镜相匹配的F数的微透镜阵列，利用该相机系统搭建一套微尺度流动三维速度场测量装置，和建立一套测量方法，通过一定时间间隔连续的两次曝光采集的图像，经图像处理和三维互相关计算后，得出被测流体的三维速度场。
一种基于单光场相机的微通道三维速度场测量装置，其特征在于，包括：
一双脉冲激光器，用于微尺度流场的荧光示踪粒子的激发光源；
一荧光显微镜，用于放大微尺度流场及流场中的示踪粒子并对其成像；
一相机系统，用于拍摄记录微尺度流场内的示踪粒子光场信息。该相机系统包括CCD相机、1∶1中继镜和微透镜阵列等，通过笼板和杆连接并保持同轴。该相机系统与传统相机的结构不同，无需扫描，一次曝光就可以实现对微尺度通道内的示踪粒子光场信息的记录。并且该相机系统与现有商用光场相机相比，适用于高F数的显微镜物镜，采用笼式结构方便对于不同倍率的物镜更换对应的微透镜阵列；
一同步控制器，用于控制拍照时双脉冲激光器和特殊相机系统同步；
一计算机，用于存储CCD相机获得的光场图片，选择两帧时间间隔为Δt光场照片；利用计算的点扩散函数，反卷积重建出示踪粒子的三维位置信息；通过三维互相关算法得出微流场的三维速度场信息并显示。
一种基于单光场相机的微通道三维速度场测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、基于阿贝成像理论和系统的参数，利用下式计算得出系统的点扩散函数PSF矩阵h(x，y，z)
式中，x，y和z分别为点源坐标，ξ和η分别为坐标x和y的空间频率；和分别表示傅立叶变换和傅立叶逆变换，T(x，y)为微透镜阵列的透过率函数，fl和λ是物镜的焦距和荧光波长，U(v，u)是由阿贝成像理论计算得出点源在筒镜成像面波前光强分布，表达式为：
式中，M为物镜的放大倍率，sin(α)＝NA，α为物镜孔径角的半数，NA为物镜的数值孔径，ρ是物镜孔径的规格化径向坐标，P(ρ)归一化光瞳函数，J0(·)是零阶贝塞尔函数，x1，y1为点扩散函数在像面上的的坐标；
步骤二、系统的标定，首先把示踪粒子(荧光聚苯乙烯微球)的浓溶液涂抹在载玻片的中心，盖上盖玻片作为标定样本，标定出筒镜的成像面位置，确保微透镜阵列位于筒镜的成像面位置；然后固定微透镜阵列的位置不变，平移中继镜和CCD相机，使微透镜阵列的后焦面的光强分布通过中继系统1∶1投影到相机传感器面；利用稀疏分布在载玻片上荧光聚苯乙烯微球(直径为2um)，标定系统的PSF，使系统在同一深度上的点扩散函数PSF与步骤一中的点扩散函数PSF吻合；标定完成后，所有设备通过笼杆和笼板固定并保持同轴；
步骤三、微尺度流场中示踪粒子光场信息采集。设定双脉冲激光器、同步控制器、相机及微注射器泵流量范围使满足测量工况要求，流动稳定后，采集时间间隔为Δt连续的两张微通道内示踪粒子流动的光场图片，用IA和IB表示；
步骤四、示踪粒子三维位置信息重建：对步骤一中采集到的两张光场照片IA和IB分别利用反卷积迭代的方法估算出物方的示踪粒子的位置坐标，并将示踪粒子的坐标信息分别保存到矩阵MA和MB中。反卷积迭代得出示踪粒子的位置坐标的表达式为：
式中，和分别是第i和i+1次迭代得到的物点的估计值，g(x，y，z)和h(x，y，z)表示像面光强分布和点扩散函数，h(-x，-y，-z)为h(x，y，z)的转置；
步骤五：对步骤四中得到的示踪粒子的三维位置坐标矩阵MA和MB做互相关计算得出被测流体的三维速度场：MA中任意一位置(m，n，o)与MB中的对应点(m，n，o)三维互相关系数R(p，q，r)和任一判别体三维速度v计算公式为：
Δx＝pmax-m+1，Δy＝qmax-n+1，Δz＝rmax-o+1
vx＝Δx/Δt，vy＝Δy/Δt，vz＝Δz/Δt，
式中，(m，n，o)指矩阵的第o维上第m行和第n列对应的点；p，q，r为判别体x、y和z方向尺寸，根据测试的要求可以取1到64的整数。xsize、ysize和zsize分别指矩阵的行数、列数和维数。pmax，qmax和rmax分别为R(p，q，r)取最大值时对应的p，q和r值。vx、vy和vz是x、y和z方向速度分量。
有益效果
利用微透镜阵列、1∶1中继系统和CCD相机组装的光场相机系统，相比现有商用光场相机不适用于镜头F数在10以上显微镜成像系统的缺点，该系统适用于荧光显微镜；该相机系统采用笼杆和笼板固定各元件并保持同轴的结构，对不同放大倍率测量要求，方便更换与物镜F数匹配的微透镜阵列；采用该相机系统搭建的微尺度流动三维速度场的测量装置，通过两次连续曝光，就可以记录微尺度流场内两个时刻荧光示踪粒子光场信息，无需深度扫描，就可以实现微尺度流场的三维速度场测量，相比共聚焦扫描装置，可以对非定常流动或非周期性流动的流场测量；装置采用了单个相机系统，相比多相机装置，无需对各台相机进行耦合同步，便于安装调试和运行维护测量。
附图说明
图1装置原理图；
图2相机接口、微透镜阵列及中继系统相对位置图；
图3微透镜阵列和中继镜距离的标定图；
图4、图5采集到的连续的两张微通道内示踪粒子流动的光场图片IA和IB；
图6微流场的三维速度场显示图；
图7微流场中心位置横向切片(z＝50μm)；
图8微流场中心位置纵向切片(y＝100μm)。
其中：1-物镜焦平面、2-微尺度场装置、3-显微镜物镜、4-显微镜、5-凸透镜、6-扩束镜、7-二向色镜、8-滤波片、9-筒镜、10-显微镜相机接口、11-笼板、12-微透镜阵列、13-微透镜阵列后焦面、14-笼杆、15-定焦镜头、16-镜头对接环、17-中继系统、18-相机传感器面、19-CCD相机、20-微注射器泵、21-双脉冲激光器、22-同步控制器、23-计算机。
具体实施方式
下面结合附页图，对本发明作详细说明：
如图1所示，本发明基于单光场相机的微通道三维速度场测量装置，包括：
一双脉冲激光器，脉冲激光波长532nm，用于微尺度流场的荧光示踪粒子的激发光源；
一荧光显微镜(含荧光模块)，用于放大微尺度流场及流场中的示踪粒子并对其成像；
一相机系统，用于拍摄记录微尺度流场内的示踪粒子光场信息。该相机系统包括CCD相机、1∶1中继镜和微透镜阵列等，通过笼板和杆连接并保持同轴。该相机系统与传统相机的结构不同，无需扫描，一次曝光就可以实现对微尺度通道内的示踪粒子光场信息的记录。并且该相机系统与现有商用光场相机相比，适用于高F数的显微镜物镜，采用笼式结构方便对于不同倍率的物镜更换对应的微透镜阵列；
一同步控制器，用于控制拍照时双脉冲激光器和特殊相机系统同步；
一计算机，用于存储CCD相机获得的光场图片，选择两帧时间间隔为Δt光场照片；利用计算的点扩散函数，反卷积重建出示踪粒子的三维位置信息；通过三维互相关算法得出微流场的三维速度场信息并显示。
本发明基于单光场相机的微通道三维速度场测量方法，其步骤包括如下：
步骤一、首先根据微尺度通道尺寸，确定深度方向网格尺寸Δz和网格数nz(通常Δz＝1um，n＝微尺度通道的深度/Δz)，把Δz、n及物镜参数代入计算机的点扩散函数计算程序得出PSF矩阵，下式给出物空间一点源P(x，y，z)经过系统的PSF计算表达式：
式中，x，y和z分别为点源坐标，ξ和η分别为坐标x和y的空间频率；和分别表示傅立叶变换和傅立叶逆变换，T(x，y)为微透镜阵列的透过率函数，fl和λ是物镜的焦距和荧光波长，U(v，u)是由阿贝成像理论计算得出点源在筒镜成像面波前光强分布，表达式为：
式中，M为物镜的放大倍率，sin(α)＝NA，α为物镜孔径角的半数，NA为物镜的数值孔径，ρ是物镜孔径的规格化径向坐标，P(ρ)归一化光瞳函数，J0(·)是零阶贝塞尔函数，x1，y1为点扩散函数在像面上的的坐标；
步骤二、标定系统，如图1所示，标定目的确保1)微透镜阵列12位于筒镜9的成像面上；2)使微透镜阵列后焦面13的光强分布通过中继系统17投影到相机传感器面18上。具体操作：1)首先把示踪粒子的浓溶液涂抹在载玻片的中心，盖上盖玻片作为标定样本，如图2所示，1∶1中继系统17由两个定焦镜头15通过镜头双阳环16相对连接，一端直接连接CCD相机19，另一端与微透镜阵列12距离用L1表示，微透镜阵列12到显微镜相机接口10的距离用L2表示；2)把相机界面设定为实时显示，调节L1大小，观察相机实时显示界面，找到微透镜阵列12清晰成像在相机传感器面18的位置，然后保持中继系统17和微透镜阵列12的相对位置不变，调节L2，找到最清晰的位置，这时微透镜阵列12恰好位于显微镜筒镜9的成像面上。固定微透镜阵列12与显微镜相机接口10的相对位置，向后平移中继系统17，直到相邻的子图像相切，如图3所示，此时近似平移了一个微透镜的焦距。3)利用稀疏分布在载玻片上荧光聚苯乙烯微球(直径为2um)，进一步标定系统的PSF，微调L1使在同一深度上的系统的PSF与步骤一中计算的PSF吻合；4)所有设备通过笼板11和笼杆14固定并保持同轴；
步骤三、采集微尺度流场中示踪粒子光场信息。本实例中测试了一个深度×宽度×长度为100um×200um×900um的标准层流微尺度通道，设定双脉冲激光器21、同步控制器20、CCD相机19及微注射器泵20流量范围使满足测量工况要求(本实例中相机帧率为16帧，微泵流量0.08um/min)，流动稳定后，点击相机图像采集图标，采集时间间隔为Δt(本例中Δt＝1/16秒)连续的两张微通道内示踪粒子流动的光场图片，如图4和图5所示，并保存到计算机上，用IA和IB表示；
步骤四、重建示踪粒子三维位置信息：利用步骤一中计算得到的PSF矩阵，对步骤三中采集到的两张光场照片IA和IB分别反卷积迭代估算出物方的示踪粒子的位置坐标，并将示踪粒子的坐标信息分别保存到矩阵MA和MB中。反卷积迭代得出示踪粒子的位置坐标的表达式为：
式中，和分别是第i和i+1次迭代得到的示踪粒子坐标的估计值，g(x，y，z)和h(x，y，z)表示像面光强分布和点扩散函数表达式，h(-x，-y，-z)为h(x，y，z)的转置；
步骤五：互相关计算得出被测流体的三维速度场：导入步骤四中得到的示踪粒子的三维位置坐标矩阵MA和MB，利用三维互相关计算得出被测流体的三维速度场，并把三维速度值以箭头表示出来(箭头的长度表示大小，箭头指向表示方向)，如图6所示，图7和图8展示了两个垂直截面上的速度分布。MA中任意一位置与MB中的对应点三维互相关系数R(p，q，r)和任一判别体三维速度v计算公式为：
Δx＝pmax-m+1，Δy＝qmax-n+1，Δz＝rmax-o+1
vx＝Δx/Δt，vy＝Δy/Δt，vz＝Δz/Δt
式中，(m，n，o)指矩阵的第o维上第m行和第n列对应的点；p，q，r为判别体x、y和z方向尺寸，根据测试的要求可以取1到128的整数(本实例中取64)；xsize、ysize和zsize分别指矩阵的行数、列数和维数；pmax，qmax和rmax分别为R(p，q，r)取最大值时对应的p，q和r值；vx、vy和vz分别是x、y和z方向速度分量。

Claims (6)

1.一种基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置，其特征在于，包括：
一双脉冲激光器，用于微尺度流场的荧光示踪粒子的激发光源；
一荧光显微镜，用于放大微尺度流场及流场中的示踪粒子并对其成像，包括筒镜和物镜；
一相机系统，用于拍摄记录微尺度流场内的示踪粒子光场信息；该相机系统包括CCD相机、1∶1中继系统和微透镜阵列；所述微透镜阵列位于所述筒镜的成像面上；所述中继系统位于所述CCD相机与微透镜阵列之间，用于将微透镜阵列后焦面的光强分布投影到所述CCD相机的传感器面上；
一同步控制器，用于控制拍照时双脉冲激光器和相机系统同步；
一计算机，用于存储CCD相机获得的光场图片，选择两帧时间间隔为Δt光场照片；利用计算的点扩散函数，反卷积重建出示踪粒子的三维位置信息；通过三维互相关算法得出微流场的三维速度场信息。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述1∶1中继系统与微透镜阵列通过笼板和杆连接并保持同轴。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述1∶1中继系统由两个定焦镜头通过镜头双阳环相对连接。
4.一种基于权利要求1-3任一所述测量装置的微通道三维速度场测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、微尺度流场中示踪粒子光场信息采集：设定双脉冲激光器、同步控制器、相机及微注射器泵流量范围使满足测量工况要求，采集时间间隔为Δt连续的两张微通道内示踪粒子流动的光场图片，用IA和IB表示；
步骤二、示踪粒子三维位置信息重建：对步骤一中采集到的两张光场照片IA和IB分别利用反卷积迭代的方法估算出物方的示踪粒子的位置坐标，并将示踪粒子的坐标信息分别保存到矩阵MA和MB中；反卷积迭代得出示踪粒子的位置坐标的表达式为：
式中，和分别是第i和i+1次迭代得到的示踪粒子坐标的估计值，g(x，y，z)和h(x，y，z)表示像面光强分布和点扩散函数表达式，h(-x，-y，-z)为h(x，y，z)的转置；
步骤三、对步骤二中得到的示踪粒子的三维位置坐标矩阵MA和MB做互相关计算得出被测流体的三维速度场：MA中任意一位置与MB中的对应点三维互相关系数R(p，q，r)和任一判别体速度v计算公式为：
Δx＝pmax-m+1，Δy＝qmax-n+1，Δz＝rmax-o+1
vx＝Δx/Δt，vy＝Δy/Δt，vz＝Δz/Δt
式中，(m，n，o)指矩阵的第o维上第m行和第n列对应的点；p，q，r为判别体x、y和z方向尺寸，根据测试的要求可以取1到64的整数；xsize、ysize和zsize分别指矩阵的行数、列数和维数；pmax，qmax和rmax分别为R(p，q，r)取最大值时对应的p，q和r值；vx、vy和vz是x、y和z方向速度分量。
5.根据权利要求4所述的微通道三维速度场测量方法，其特征在于，所述步骤二中，基于阿贝成像理论和系统的参数，利用下式计算得出系统的点扩散函数矩阵h(x，y，z)
式中，x，y和z分别为点源坐标，ξ和η分别为坐标x和y的空间频率；和分别表示傅立叶变换和傅立叶逆变换，T(x，y)为微透镜阵列的透过率函数，fl和λ是物镜的焦距和荧光波长，U(v，u)是由阿贝成像理论计算得出点源在筒镜成像面波前光强分布，表达式为：
式中，M为物镜的放大倍率，sin(α)＝NA，α为物镜孔径角的半数，NA为物镜的数值孔径，ρ是物镜孔径的规格化径向坐标，P(ρ)归一化光瞳函数，J0(·)是零阶贝塞尔函数，x1，y1为点扩散函数在像面上的坐标。
6.根据权利要求5所述的微通道三维速度场测量方法，其特征在于，所述步骤一中，在采集光场图片之前，对所述微通道三维速度场测量装置进行标定，标定方法为：
首先，把示踪粒子的浓溶液涂抹在载玻片的中心，盖上盖玻片作为标定样本，标定出筒镜的成像面位置，确保微透镜阵列位于筒镜的成像面位置；
然后，固定微透镜阵列的位置不变，平移中继系统和CCD相机，使微透镜阵列的后焦面的光强分布通过中继系统1∶1投影到相机传感器面；
最后，利用稀疏分布在载玻片上荧光聚苯乙烯微球，标定系统的点扩散函数，使系统在同一深度上的点扩散函数与权利要求5中的计算的点扩散函数吻合。
CN201711254521.XA 2017-11-30 2017-11-30 基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法 Active CN108169510B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711254521.XA CN108169510B (zh) 2017-11-30 2017-11-30 基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711254521.XA CN108169510B (zh) 2017-11-30 2017-11-30 基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108169510A true CN108169510A (zh) 2018-06-15
CN108169510B CN108169510B (zh) 2018-12-21

Family

ID=62524247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711254521.XA Active CN108169510B (zh) 2017-11-30 2017-11-30 基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108169510B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061229A (zh) * 2018-08-02 2018-12-21 东南大学 一种光场Micro-PIV系统的标定方法
CN109828364A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 中国科学技术大学 一种基于笼式结构的真空腔内共聚焦显微成像系统及方法
CN110648345A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种基于光场成像的输送带上烟丝物料流量检测方法及系统
CN111537765A (zh) * 2020-04-21 2020-08-14 东南大学 一种改进的光场显微成像装置及构建方法
CN113295885A (zh) * 2021-06-04 2021-08-24 西北大学 一种基于相机成像的微纳流动荧光漂白测速方法及系统
CN115932321A (zh) * 2022-12-22 2023-04-07 武汉大学 基于粒子图像测速的微观溶蚀可视化装置及方法
CN117147907A (zh) * 2023-08-28 2023-12-01 哈尔滨工业大学 指示亚百米级别流动特征的风媒介种子示踪方法及风媒介种子制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122610A (zh) * 2006-08-11 2008-02-13 中国科学院力学研究所 一种微流道速度分布的测量装置和测量方法
CN102435770A (zh) * 2011-09-27 2012-05-02 北京航空航天大学 一种单相机三维体视粒子图像测速系统
CN102707085A (zh) * 2012-05-30 2012-10-03 中国科学技术大学 一种基于激光共聚焦和明场显微镜的多功能粒子图像测速仪
CN106018280A (zh) * 2016-07-19 2016-10-12 江苏大学 一种同时测量速度场和浓度场的装置和方法
CN106153977A (zh) * 2016-06-21 2016-11-23 上海交通大学 一种基于单光场相机的三维流场测试方法
WO2017135366A1 (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 ウシオ電機株式会社 半導体レーザ光源装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122610A (zh) * 2006-08-11 2008-02-13 中国科学院力学研究所 一种微流道速度分布的测量装置和测量方法
CN102435770A (zh) * 2011-09-27 2012-05-02 北京航空航天大学 一种单相机三维体视粒子图像测速系统
CN102707085A (zh) * 2012-05-30 2012-10-03 中国科学技术大学 一种基于激光共聚焦和明场显微镜的多功能粒子图像测速仪
WO2017135366A1 (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 ウシオ電機株式会社 半導体レーザ光源装置
CN106153977A (zh) * 2016-06-21 2016-11-23 上海交通大学 一种基于单光场相机的三维流场测试方法
CN106018280A (zh) * 2016-07-19 2016-10-12 江苏大学 一种同时测量速度场和浓度场的装置和方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061229A (zh) * 2018-08-02 2018-12-21 东南大学 一种光场Micro-PIV系统的标定方法
CN109061229B (zh) * 2018-08-02 2020-09-11 东南大学 一种光场Micro-PIV系统的标定方法
CN109828364A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 中国科学技术大学 一种基于笼式结构的真空腔内共聚焦显微成像系统及方法
CN109828364B (zh) * 2019-01-30 2024-01-09 中国科学技术大学 一种基于笼式结构的真空腔内共聚焦显微成像系统及方法
CN110648345A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种基于光场成像的输送带上烟丝物料流量检测方法及系统
CN110648345B (zh) * 2019-09-24 2023-03-31 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种基于光场成像的输送带上烟丝物料流量检测方法及系统
CN111537765A (zh) * 2020-04-21 2020-08-14 东南大学 一种改进的光场显微成像装置及构建方法
CN113295885A (zh) * 2021-06-04 2021-08-24 西北大学 一种基于相机成像的微纳流动荧光漂白测速方法及系统
CN113295885B (zh) * 2021-06-04 2023-08-25 西北大学 一种基于相机成像的微纳流动荧光漂白测速方法及系统
CN115932321A (zh) * 2022-12-22 2023-04-07 武汉大学 基于粒子图像测速的微观溶蚀可视化装置及方法
CN115932321B (zh) * 2022-12-22 2023-10-10 武汉大学 基于粒子图像测速的微观溶蚀可视化装置及方法
CN117147907A (zh) * 2023-08-28 2023-12-01 哈尔滨工业大学 指示亚百米级别流动特征的风媒介种子示踪方法及风媒介种子制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108169510B (zh) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108169510B (zh) 基于单光场相机的微尺度流动三维速度场测量装置和方法
Shi et al. Parametric study on light field volumetric particle image velocimetry
Pereira et al. Defocusing digital particle image velocimetry and the three-dimensional characterization of two-phase flows
US8922636B1 (en) Synthetic aperture imaging for fluid flows
Pereira et al. Microscale 3D flow mapping with μDDPIV
Lynch et al. Three-dimensional particle image velocimetry using a plenoptic camera
Biswas et al. A comprehensive statistical investigation of schlieren image velocimetry (SIV) using high-velocity helium jet
JP6136018B2 (ja) 可視化流体の流速計測方法及び流速計測システム
CN109061229B (zh) 一种光场Micro-PIV系统的标定方法
Lynch Development of a 3-D fluid velocimetry technique based on light field imaging
Johnson et al. Development of a modular, high-speed plenoptic-camera for 3D flow-measurement
CN103645341B (zh) 全流场3d可视化测速方法
Kim et al. Comparison of Tomo-PIV and 3D-PTV for microfluidic flows
Skupsch et al. Multiple-plane particle image velocimetry using a light-field camera
Cierpka et al. A comparative analysis of the uncertainty of astigmatism-μPTV, stereo-μPIV, and μPIV
Kim et al. Three-dimensional particle tracking velocimetry for turbulence applications: case of a jet flow
Truscott et al. Three-dimensional microscopic light field particle image velocimetry
Cao et al. Characteristics of tomographic reconstruction of light-field Tomo-PIV
Cao et al. Tomographic reconstruction of light field PIV based on a backward ray-tracing technique
JP2007010524A (ja) 微小流路内速度分布計測装置及び方法
CN107561044B (zh) 两相管道视窗、测量系统、视图获取方法、三维重构方法及空泡率测量
CN106097343A (zh) 光场成像设备轴向分辨率测定装置与方法
Lynch et al. Preliminary development of a 3-D, 3-C PIV technique using light field imaging
US8629978B1 (en) Curved laser sheet for conformal optical diagnostics
Fahringer et al. 3d particle position reconstruction accuracy in plenoptic piv

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 210009 No. 87 Dingjiaqiao, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province

Applicant after: Southeast University

Address before: No. 2, four archway in Xuanwu District, Nanjing, Jiangsu

Applicant before: Southeast University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant