赵攀杰，王昊利，汪 兵，韩威俊

（中国计量学院计量测试工程学院，杭州 310018）

显微散焦粒子识别与追踪测速

赵攀杰，王昊利，汪 兵，韩威俊

（中国计量学院计量测试工程学院，杭州 310018）

根据三孔挡板散焦成像的原理，使用高速散焦显微粒子测速装置开展三维显微粒子追踪测速研究；在粒子散焦像识别的过程中利用了其对应三角模型相似的特点，通过散焦像斑灰度呈二维高斯分布特征计算其质心；在粒子三维位置测量算法分析的过程中选择了多达29颗的样品粒子，对29组不同深度的数据采用线性拟合的方式进行粒子深度方向的标定，并用二元多项式对870组数据拟合获得了关于粒子平面位置漂移的补偿函数；针对长直微通道内雷诺数Re分别为0.05和0.1的流场进行了验证性测量，采用20×0.4显微物镜，使用高速CMOS相机对直径为2μm的粒子进行追踪；结果显示，计算出的示踪粒子速度分布与数值仿真曲线吻合良好。

散焦成像；模型识别；粒子测速；三维追踪

0 引言

在实验流体力学研究中，二维粒子图像／追踪测速系统（PIV／PTV）只能对流体进行分层测量，获取两个共面的速度分量（2D－2C），此类系统难以针对复杂三维流场进行测量。为了突破该限制开展复杂流动三维三分量（3D－3C）测量已成为实验流体力学研究人员的主要目标，其关键在于确定粒子在深度方向的位置和速度。

目前已经出现若干三维测速技术，包括：体视技术［1］可以从两个视角获得粒子图像，并通过两个图像平面计算出的位移来重建速度分量；……