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[資訊]上海交大提出超構(gòu)透鏡粒子圖像測(cè)速技術(shù) [復(fù)制鏈接]
上海交大提出超構(gòu)透鏡粒子圖像測(cè)速技術(shù) 近日，上海交大機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院航空動(dòng)力研究所施圣賢副教授與香港城市大學(xué)蔡定平教授課題組跨學(xué)科合作，在Advanced Materials上發(fā)表題為“Meta-lens Particle Image Velocimetry”的研究論文，提出了基于超構(gòu)透鏡的粒子圖像測(cè)速技術(shù)（Meta-lens PIV），助力先進(jìn)光學(xué)診斷技術(shù)發(fā)展。論文第一作者是香港城市大學(xué)博士后劉小源和上海交大航空動(dòng)力研究所博士后趙洲，通訊作者為施圣賢副教授、香港城市大學(xué)陳沐谷助理教授和蔡定平教授等。  超構(gòu)透鏡PIV技術(shù)概念圖 PIV技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)流體研究的經(jīng)典手段，在生物醫(yī)學(xué)、海洋裝備、航空航天等領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程應(yīng)用中得到了廣泛的運(yùn)用。然而，傳統(tǒng)的PIV方法需要多個(gè)相機(jī)和復(fù)雜的多鏡頭系統(tǒng)，以獲取不同視角的圖像，并通過(guò)進(jìn)一步分析獲得三維速度場(chǎng)，這使得整個(gè)系統(tǒng)變得復(fù)雜，且在實(shí)際應(yīng)用中特別是受限空間等場(chǎng)景存在一系列的挑戰(zhàn)。 研究嘗試將光學(xué)超材料與PIV技術(shù)融合，以實(shí)現(xiàn)PIV系統(tǒng)小型化的目的。超構(gòu)透鏡是一種先進(jìn)的平面光學(xué)元件，由人工制造的納米單元陣列組成。作為一種新型光學(xué)超材料，超構(gòu)透鏡可以精準(zhǔn)操控光的波前，具備超薄、緊湊和無(wú)球差的特點(diǎn)，有望替代傳統(tǒng)的光學(xué)成像系統(tǒng)。研究團(tuán)隊(duì)將一對(duì)超構(gòu)透鏡刻蝕在0.5mm厚的藍(lán)寶石基板上，并將其集成到CMOS傳感器中，構(gòu)建了緊湊的雙目超構(gòu)透鏡相機(jī)。這種雙目超構(gòu)透鏡的重量?jī)H為116毫克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于商用鏡頭。通過(guò)使用雙目超構(gòu)透鏡拍攝粒子圖像，可以獲得精確的三維速度場(chǎng)數(shù)據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)雷諾數(shù)為2000的渦環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于超構(gòu)透鏡的粒子圖像測(cè)速技術(shù)，渦環(huán)直徑的測(cè)量誤差僅約為1.25%。  (a) 雙目超構(gòu)透鏡相機(jī) (b) 雙目超構(gòu)透鏡 (c) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) (d) 粒子圖像 研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)光學(xué)超材料設(shè)計(jì)及制備方法，形成超薄、極輕、無(wú)球差的超構(gòu)透鏡，并利用其替換傳統(tǒng)鏡頭，直接與CMOS芯片集成，構(gòu)建緊湊的雙目超構(gòu)透鏡PIV系統(tǒng)，展示了PIV技術(shù)小型化、輕便部署的發(fā)展趨勢(shì)。 研究將先進(jìn)微納光學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)流場(chǎng)診斷技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)流體測(cè)試工具煥發(fā)新的活力，并針對(duì)便攜易用、受限空間等測(cè)量場(chǎng)景，拓展了PIV技術(shù)和光學(xué)超材料技術(shù)的應(yīng)用潛力，為PIV技術(shù)的小型化和低功耗等方面的應(yīng)用研究提供了新的思路。 研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和青年項(xiàng)目，以及中央高�；究蒲袑�(zhuān)項(xiàng)資金的資助。 論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310134 |
最新評(píng)論
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personking 2024-01-02 09:12
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churuiwei 2024-01-02 09:15上海交大機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院航空動(dòng)力研究所施圣賢副教授與香港城市大學(xué)蔡定平教授課題組跨學(xué)科合作
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liu.wade 2024-01-02 09:20上海交大提出超構(gòu)透鏡粒子圖像測(cè)速技術(shù)
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wmh1985 2024-01-02 09:27研究嘗試將光學(xué)超材料與PIV技術(shù)融合，以實(shí)現(xiàn)PIV系統(tǒng)小型化的目的。超構(gòu)透鏡是一種先進(jìn)的平面光學(xué)元件，由人工制造的納米單元陣列組成。作為一種新型光學(xué)超材料，超構(gòu)透鏡可以精準(zhǔn)操控光的波前，具備超薄、緊湊和無(wú)球差的特點(diǎn)，有望替代傳統(tǒng)的光學(xué)成像系統(tǒng)。研究團(tuán)隊(duì)將一對(duì)超構(gòu)透鏡刻蝕在0.5mm厚的藍(lán)寶石基板上，并將其集成到CMOS傳感器中，構(gòu)建了緊湊的雙目超構(gòu)透鏡相機(jī)。這種雙目超構(gòu)透鏡的重量?jī)H為116毫克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于商用鏡頭。通過(guò)使用雙目超構(gòu)透鏡拍攝粒子圖像，可以獲得精確的三維速度場(chǎng)數(shù)據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)雷諾數(shù)為2000的渦環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于超構(gòu)透鏡的粒子圖像測(cè)速技術(shù)，渦環(huán)直徑的測(cè)量誤差僅約為1.25%。
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11yy 2024-01-02 09:54將一對(duì)超構(gòu)透鏡刻蝕在0.5mm厚的藍(lán)寶石基板上，并將其集成到CMOS傳感器中，構(gòu)建了緊湊的雙目超構(gòu)透鏡相機(jī)。
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楊森 2024-01-02 10:36基于超構(gòu)透鏡的粒子圖像測(cè)速技術(shù)
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liulin666 2024-01-02 10:38上海交大提出超構(gòu)透鏡粒子圖像測(cè)速技術(shù)
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chenlu0434 2024-01-02 11:20粒子圖像測(cè)速技術(shù)（Particle Image Velocimetry, PIV）是一種無(wú)擾動(dòng)、高速、全流場(chǎng)無(wú)接觸可視化流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，能對(duì)同一瞬時(shí)的流動(dòng)圖像分析獲得測(cè)試區(qū)域內(nèi)整個(gè)流場(chǎng)的速度分布，反映出真實(shí)的流場(chǎng)信息。PIV技術(shù)測(cè)速的范圍幾乎不受限，適用于穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)平均速度場(chǎng)測(cè)量、非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)瞬時(shí)脈動(dòng)速度測(cè)量、單相流的測(cè)量、多相流的進(jìn)行測(cè)量、液-液體系測(cè)量、氣-氣體系測(cè)量；其基本原理是在流體中加入密度與流體相當(dāng)并具有很好跟隨性的示蹤粒子，通過(guò)激光控制器發(fā)射一定強(qiáng)度的脈沖激光，透過(guò)光學(xué)元件產(chǎn)生片光源，并照射到流場(chǎng)中所需測(cè)量的平面，此時(shí)流場(chǎng)中散布的示蹤粒子被照亮，示蹤粒子散射光，通過(guò)CCD相機(jī)拍攝兩次曝光后的流場(chǎng)圖像，并對(duì)這些采集到的圖像采用PIV自帶軟件進(jìn)行相關(guān)性分析得到整個(gè)流場(chǎng)的速度信息。
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mmttxiaoxiao 2024-01-02 11:40基于超構(gòu)透鏡設(shè)計(jì)及應(yīng)用
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宿命233 2024-01-02 14:11上海交大提出超構(gòu)透鏡粒子圖像測(cè)速技術(shù)