Vibration test of micro machined gyroscope based on high speed photography and SURF

Based on three kinds of dynamic test of MEMS, a dynamic system for the vibration test of micro machined gyroscope based on high speed photography is introduced. Firstly, the architecture of the system hardware is introduced. Secondly, the image tracking performance is compared by the test using the template matching algorithm, the mean shift algorithm and the SURF algorithm. The vibration curve shows that high speed photograph combined with SURF algorithm is faster, more ac- curate, and more suitable for the vibration test of micro machined gyroscope. After the frequency a- nalysis and related interpolation, more characteristics of micro gyroscope can be obtained.

荷叶表界面微结构特征及液滴撞击动力学实验研究

针对荷叶面超疏水现象及液滴碰撞界面的现象开展了相关力学实验研究。该研究基于显微镜、3D轮廓扫描仪等光学测试技术,在自主搭建了液体撞击高速摄影实验平台进行了液滴碰撞荷叶界面的动态力学实验。实验研究表明:荷叶表界面结构从中心区域向边缘区域微观乳突结构分布密集、平均高度、粗糙度、接触角角度等从内向外依次呈现减少趋势;当水滴从30 cm高度自由滴落至荷叶表面从中心区域向边缘区域,中心区域水滴首先呈现飞溅-汇聚-成球,依次向外呈现部分水滴形成星状飞溅、后收缩且不完全弹起或弹起部分在空中形成不规则形状,水滴在中心区域相比较边缘区域反弹高度低于中间区域,中间区域接触角略高于边缘区域等特征。

有压输水管内微气泡分布特性及控制措施研究

近年来城市供水项目的兴建使有压输水管道日益增多,而水厂处理工艺要求对输水管道水流内的微气泡进行控制。以深圳北坑水库有压输水埋管为例,采用高速摄影图像法,通过模型试验对输水管道水流内的微气泡分布特性进行了研究。成果表明:在有压输水管道进口前消力池消能率更高的工况下,管道内微气泡尺寸更小、分布密度更低;输水流量从2.50 m^(3)/s增加至5.35 m^(3)/s,输水管内微气泡尺寸增大,分布密度增加;流量进一步增加至7.64 m^(3)/s,输水管内微气泡尺寸变化不明显,但分布密度降低。在此基础上的微气泡控制措施试验结果表明:采取小流量预充水、适当设置排气阀、适当减小管道直径均可有效控制管内微气泡的大小和数量。研究成果可为类似工程提供有益参考。

掺混比例对双燃料燃烧影响的可视化研究

汽柴油双燃料燃烧模式可以降低柴油机中小负荷的氮氧化物和碳烟排放并提高有效效率。文章在一台光学发动机上,采用高速摄影的方法对汽柴油均质混合气引燃(HCII)燃烧进行了解析,针对汽油比例对HCII燃烧的影响开展了可视化研究。研究结果表明,HCII燃烧的过程是火焰首先随着柴油喷束从汽缸中央向四周延展,同时点燃周围的汽油混合气产生蓝色火焰,蓝色火焰逐渐发展至整个燃烧室范围。汽油火焰在多点被同时点燃,火焰面积在极短时间内迅速增加,覆盖几乎所有缸内范围,相对于传统汽油机,HCII燃烧速度明显增加。随着汽油比例的增加,缸内蓝色火焰比例明显增加,火焰亮度降低,从而实现低温燃烧。

在线考试中主观题答题信息录入方法研究

在线考试平台中,主观题答题信息录入方法对在线考试的应用和推广有很大影响。设计与实现了四种主观题答题信息录入方法:基于增强富文本编辑器的答题信息录入方法、集成高拍仪的答题信息录入方法、基于移动终端拍照的答题信息录入方法、基于高速扫描仪的答题信息录入方法。对每种方法的关键步骤和主要算法进行了设计,并对每种方法的优势和不足进行了分析,以期为在线考试平台的设计和在线考试的实施提供借鉴。

汽油均质混合气柴油引燃(HCII)燃烧特性的研究

为探索大幅度提高汽油机热效率的途径,采用了一种汽油均质混合气柴油引燃(HCII)的燃烧方式,结合发动机性能试验与可视化试验对HCII的燃烧特性进行了初步研究。研究结果表明:HCII燃烧方式的热效率显著高于汽油机,可以达到甚至超过柴油机的水平;在汽柴油质量比大于0.5时可保证无烟燃烧;随汽柴油比的增加,滞燃期增长,着火点位置由中心向周边拓展。

利用高速摄影纹影法研究天然气高压喷射射流特性

在定容弹上利用高速摄影纹影法开展了不同喷射压力和背压下的天然气高压喷射射流特性试验研究。通过纹影照片得到了不同喷射压力和背压下的射流贯穿距离、射流锥角和射流体积随时间变化的规律,计算得到了射流内整体过量空气系数随时间变化的规律。结果表明:射流发展分两个阶段,射流初期阶段和射流主体阶段。在射流初期阶段,射流贯穿距离快速增加;在射流主体阶段,射流贯穿距离随时间呈线性增加趋势。射流贯穿距离、射流体积和射流内整体过量空气系数随时间而增加,射流发展过程中射流锥角基本保持不变。随着喷射压力的提高,射流贯穿距离和体积增加,射流锥角减小,射流内整体过量空气系数增大。随着容弹背压的增加,射流贯穿距离和射流体积减小,射流锥角增加,射流内整体过量空气系数增大。

静止水下气泡运动特性的测试与分析

该文用高速摄影对稳定状态静止水下气泡生成和运动形态进行分析,详细讨论了气泡的动力理论特性。运用数字图像处理技术,对高速摄影图片的像素进行灰度归一化处理及二进制转化,通过对气泡质心运动的跟踪来获得其运动特性,并对所得数据进行编程处理分析,得到气泡运动轨迹。同时,结合Stokes和卡门涡理论分析,得到稳定状态下不同尺寸单个气泡的速度变化规律,运动轨迹规律等各种运动特性,并将实验结果与理论进行比较分析来判断其可行性。对稳定状态下的气泡研究可以为更深入的研究有扰动下的气泡复杂性提供基础和依据。

基于彩色摄像和光谱分析联合测温方法的电弧温度场分布测量

温度是描述电弧物理特性的关键参数,掌握电弧温度分布随时间变化的规律对分析电弧燃烧机理及其对触头的烧蚀过程具有重要意义。利用彩色高速摄像机和光谱分析仪进行联合测温,得到电弧温度场空间分布随时间的变化规律。通过开距可调的电弧发生装置产生稳态电弧,进行测温系统标定,得到了稳态电弧温度场分布。在此基础上研究了不同稳态电流下电弧温度场分布,得到了电流对于标定系数及电弧温度场分布的影响规律。

轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性

针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化,以SST k-ω湍流模型为基础,对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,修正的SST k-ω湍流模型和空化模型较准确地预测了叶顶区空化流,临界空化数预测误差为7.79%。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化,空化区域也随着空化数的降低而不断扩大,直至在叶片后缘脱落和爆破,爆破位置也不断向叶片中部移动;叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为-13°^+13°的区域;在叶轮叶顶间隙的3%区域,随着半径系数增大,叶片压力面压力逐渐减小,叶片载荷不断降低,且越接近间隙边缘,叶片载荷降低越明显,从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。

焊接电弧高速摄影技术及其同步装置

高速摄影是一种先进实用的实验手段,广泛用于焊接熔滴过渡研究中。着重介绍了这一技术应用的背光技术和同步技术,并实际设计了高速摄影同步装置,实现了多种信息同步的高速摄影。

小麦种子在输种管内运动状态的观察与分析

通过高速摄影，观察和分析了几种不同排种轮转速下小麦种子在排种轮的排种口、输种管内、从输种管投种口到着地３个阶段的运动状态，并把运动状态分类成滑动、滚动后滑动、滚动、滚动中旋转等几种状况；由统计可知小麦种子在输种管内的运动以滑动为主，种子在输种管内的运动时间服从正态分布，种子在输种管内的运动有速度趋于一致的一段滑动范围。

瓦斯爆炸火焰精细结构及动力学特性的实验

为揭示约束条件下瓦斯爆炸火焰结构的动力学演化过程,通过实验研究了管道内瓦斯爆炸火焰的动力学行为及其对火焰阵面结构的影响规律。实验过程中采用高速纹影摄像技术清晰捕捉到了瓦斯火焰传播过程中的细微结构特性,分析了火焰速度与压力波对火焰结构的干涉作用;研究发现火焰局部速度变化是火焰结构变化的直接因素,而流动与火焰面相互作用是火焰结构变化的内在原因;压力波直接影响火焰表观速度,而其内在作用是对流动的干涉过程导致湍流强度增大,进而使火焰阵面结构发生失稳变形。

非食用源生物柴油喷雾特性的试验研究

采用高速摄影在基于高背压、大可视化场的定容弹（CVB）中研究了不同掺混比生物柴油的喷雾特性，并与柴油进行了对比。试验发现，随掺混燃料中生物柴油比例的增加，喷雾贯穿距增大，喷雾锥角减小，啧雾前端面速度增大。在0．05～0．475S时段的喷雾锥角对喷雾变化起重要作用，其中0．475S一般对应最终稳定的喷雾锥角。不同掺混比的生物柴油，在喷射后0．8ms时，啧雾贯穿距开始出现较为明显的区分。

玉米种子脱粒过程高速摄影观察分析

为优化差速式玉米种子脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,采用高速摄影方法对单个玉米果穗喂入与脱粒过程进行了观察分析。分析结果表明:果穗在开始喂入阶段,籽粒破碎大;在脱粒起始阶段,果穗撞击强烈,越到后段,撞击越弱;果穗在正常脱粒情况下,脱下籽粒多,籽粒运动轨迹可近似为沿直辊与果穗接触点的切线方向;而果穗非正常脱粒情况下,脱下籽粒少,籽粒运动规律呈杂乱状态,没有一定飞行方向;螺旋辊的转速偏大造成果穗的非正常脱粒加大,果穗的非正常脱粒会影响果穗的脱粒质量和脱粒效率。

A-TIG焊电弧的动态研究

利用高速摄影技术,对在焊接区域表面内涂敷不同的单组分活性焊剂的A-TIG焊电弧形态进行记录、分析和数据处理。分析了A-TIG焊熔深增加的机理。分析表明,A-TIG电弧收缩,进而电弧力增加是其熔深增加的主要原因,而单组分活性焊剂中阳离子的电离能对A-TIG电弧是否收缩以及收缩的程度有着直接的关系。

用高速摄影对比分析伞喷与 HL 喷雾特性

采用激光片光照明，对伞喷喷雾与ＨＬ喷雾高速照相进行宏观特性对比分析研究．启喷压力２４．５００ＭＰａ，高压容器背压分别是０．０９８、０．９８０和１．９６０ＭＰａ，一次喷油量２８．５ｍｇ／循环，喷射频率８．３Ｈｚ．用分散率来评价喷雾的分散特性．由高速摄影对比表明，在低背压时伞喷与ＨＬ喷雾都呈空心锥状体，在高背压时ＨＬ喷雾贯穿距离与伞状喷雾相比增长２５％．

强流脉冲电子束时间分辨测试技术研究

简单介绍了LIA注入器中强流脉冲电子束能谱分布及发射度的测量原理.应用变象管扫描相机测量了脉冲宽度为100ns的强流脉冲电子束的能谱分布及发射度两个参量,得到了具有时间分辨本领为1ns的切伦科夫辐射图像.为强流直线感应加速器的研制,提供了实验数据.

钢筋混凝土立柱爆破破坏过程及个别飞散物试验研究

爆破拆除实践中存在保守设计、过度防护的现象,其根源是不能确定炸药能量“供”与“求”的平衡点。为研究多药包共同作用下钢筋混凝土立柱爆破破坏及个别飞散物运动过程,在野外爆破试验场开展了多组立柱爆破试验。高速摄影观测及破碎碎块分析结果表明:高段位孔内雷管的名义延期时间的误差影响立柱的爆破破坏过程;爆破个别飞散物在100 ms的观测时间内的运动速度与时间呈线性关系,抛掷速度为10~20 m/s,抛掷方向以水平方向为主。在工程实践中,建议将爆破对象外围构件作为防护重点,以柔性防护为主、刚性防护为辅,提高项目经济效益与施工效率。

HMX颗粒炸药低速撞击点火实验研究

改造落锤撞击仪器,在落锤与撞击底座中增加光学系统和压力测试部件,利用高速摄像仪,拍摄了HMX颗粒炸药受撞击加载过程中微秒量级时间的变形-熔化-点火-燃烧过程图像。研究了下落高度、颗粒松散程度对变形和点火时间长短及燃烧剧烈程度的影响。结果表明,落锤下落高度越高,塑性扩展持续时间越短,易发生点火而不易发生喷射现象;较低的落锤下落高度易导致剧烈的喷射,而不易发生点火。颗粒排列越松散的样品,塑性扩展时间越短,更容易形成多个点火位置,从而使热点聚合导致燃烧的机会越大。