節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知在線測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知在線測試系統(tǒng)，是由氣浮隔振臺、玻璃密封罩、激光多普勒測速儀、高速攝像機(jī)、被測件、R軸轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)氣管、電磁閥、z軸升降臺和xy電動平移臺組成，本發(fā)明以被測件為原點O，兩個高速攝像機(jī)的光軸分別為x軸和y軸，垂直于氣浮隔震臺的豎直方向為z軸，以此形成O-xyz笛卡爾坐標(biāo)系。兩個高速攝像機(jī)分別記錄下x-O-z和y-O-z兩個坐標(biāo)平面內(nèi)被測的節(jié)肢動物蠱毛或仿生微流量氣體傳感器的類蠱毛結(jié)構(gòu)經(jīng)氣流激勵后的擺角和蠱毛上某點的位移。被測的節(jié)肢動物蠱毛或仿生微流量氣體傳感器的類蠱毛結(jié)構(gòu)在O-xyz測量系中的位置由四軸R-z-xy電動位移臺控制：調(diào)整導(dǎo)氣管的電磁閥的開關(guān)信號以及出氣壓力以達(dá)到控制激勵氣流的頻率和流速，適應(yīng)不同流速和頻率下的測試要求。
【專利說明】節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知在線測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像法非接觸精密測量領(lǐng)域，具體涉及一套節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知及相關(guān)的仿生氣體微流量傳感器在線檢測系統(tǒng)。通過圖像法測量節(jié)肢動物體表蠱毛具有微小氣體流量感知功能或基于蠱毛感知原理的仿生微流量傳感器的類蠱毛結(jié)構(gòu)在外加激勵作用下的擺角和其上某點的位移，從而為節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知機(jī)理的研究提供技術(shù)支持，同時對基于蠱毛感知原理的仿生微流量傳感器進(jìn)行性能評價。

【背景技術(shù)】
[0002]精確測量氣體微流量具有十分重要的意義。目前主要的氣體流量測量方式有機(jī)械式氣體流量檢測、熱線熱膜式氣體流量檢測、超聲和激光多譜勒(LDA)流速流量檢測方法等。但是以上傳統(tǒng)測量方式大都受體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高的限制。模仿節(jié)肢動物蠱毛微小流量感知設(shè)計出的仿生微流量氣體傳感器由于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、靈敏度高等優(yōu)點已成為微流量氣體傳感器發(fā)展的一個重要方向。但是，針對基于蠱毛感知原理的仿生微流量傳感器以及節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知機(jī)理研究的相關(guān)實驗設(shè)備卻相對匱乏。國內(nèi)外從事此領(lǐng)域研究工作者廣泛使用的測量儀器主要還是由30年前奧地利Vienna大學(xué)F.G.Barth教授最初提出的“Barth試管”，即在裝有被測節(jié)肢動物的試管的兩端設(shè)置揚聲器，兩個揚聲器鼓膜震動模擬微小氣體流量的激勵并采用激光測量蠱毛或類蠱毛結(jié)構(gòu)的位移量。但是，實際應(yīng)用中，揚聲器產(chǎn)生的振動易傳到被測生物體或仿生傳感器上而干擾測量，且激光測量光束的直徑大于被測蠱毛的直徑，導(dǎo)致試驗的重復(fù)性較差。所以，研發(fā)一款高效、方便和準(zhǔn)確的節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知/仿生微流量氣體傳感器在線檢測系統(tǒng)具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知在線測試系統(tǒng)，本發(fā)明基于圖像法非接觸測量節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知。
[0004]本發(fā)明是由氣浮隔振臺、玻璃密封罩、激光多普勒測速儀、高速攝像機(jī)、被測件、R軸轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)氣管、電磁閥、z軸升降臺和xy電動平移臺組成，激光多普勒測速儀、高速攝像機(jī)、被測件、R軸轉(zhuǎn)臺、z軸升降臺和xy電動平移臺置于氣浮隔振臺之上，并由玻璃密封罩密封，玻璃密封罩一側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口，導(dǎo)氣管一端對準(zhǔn)被測件，導(dǎo)氣管的另外一端設(shè)置電磁閥，電磁閥的開關(guān)由上位機(jī)發(fā)出的脈沖開關(guān)信號控制；2軸升降臺設(shè)置在xy電動平移臺上，R軸轉(zhuǎn)臺設(shè)置在z軸升降臺上，被測件置于R軸轉(zhuǎn)臺上，與導(dǎo)氣管相對的R軸轉(zhuǎn)臺另一側(cè)設(shè)置激光多普勒測速儀，激光多普勒測速儀與導(dǎo)氣管同軸線，在與激光多普勒測速儀和導(dǎo)氣管的軸線的兩側(cè)各45°方向放置兩臺高速攝像機(jī)，兩臺高速攝像機(jī)的光軸相互垂直且對準(zhǔn)被測件，高速攝像機(jī)分別記錄被測件在兩個相互垂直的坐標(biāo)平面內(nèi)蠱毛或類蠱毛結(jié)構(gòu)的擺角和其上某一點的位移；1?軸轉(zhuǎn)臺、z軸升降臺和xy電動平移臺組成一個四軸R-z-xy電動位移臺，由上位機(jī)控制，四軸R-z-xy電動位移臺能調(diào)整被測件在測量系統(tǒng)中的相對位置；激光多普勒測速儀、高速攝像機(jī)和電磁閥由上位機(jī)同步控制，得到的測量數(shù)據(jù)由上位機(jī)記錄。同時，通過R軸轉(zhuǎn)臺的角位移可以對被測蠱毛結(jié)構(gòu)各個周向的流量感知性能進(jìn)行測試；調(diào)整電磁閥的開關(guān)信號以達(dá)到控制激勵氣流的頻率和流速，從而適應(yīng)不同流速和氣流頻率下的測試要求。
[0005]激光多普勒測速儀測量出經(jīng)導(dǎo)氣管吹向被測件的氣流流場分布，結(jié)果直接顯示在上位機(jī)中。在激光多普勒測速儀與導(dǎo)氣管軸線兩側(cè)各呈45°的方向各設(shè)置一個高速攝像機(jī)，高速攝像機(jī)的光軸垂直于并激光多普勒測速儀和導(dǎo)氣管的軸線相交于一點，被測件位于此交點。高速攝像機(jī)采集到的圖像導(dǎo)入到上位機(jī)中，高速攝像機(jī)、激光多普勒測速儀和電磁閥的開關(guān)信號三者同步，一并由上位機(jī)記錄及控制。
[0006]本發(fā)明以被測件為原點0，兩個高速攝像機(jī)的光軸分別為X軸和y軸，垂直于氣浮隔震臺的豎直方向為z軸，以此形成Ο-xyz笛卡爾坐標(biāo)系。兩個高速攝像機(jī)分別記錄下x-0-ζ和y-0-ζ兩個坐標(biāo)平面內(nèi)被測的節(jié)肢動物蠱毛或仿生微流量氣體傳感器的類蠱毛結(jié)構(gòu)經(jīng)氣流激勵后的擺角和蠱毛上某點的位移。
[0007]被測的節(jié)肢動物蠱毛或仿生微流量氣體傳感器的類蠱毛結(jié)構(gòu)在Ο-xyz測量系中的位置由四軸R-z-xy電動位移臺控制:改變R軸轉(zhuǎn)臺的角位移可以對被測蠱毛結(jié)構(gòu)各周向的流量感知性能進(jìn)行測試；通過Z軸升降臺的升降和Xy電動位移臺的三向平移保證被測件在o-xyz測量系中的原點0的合理范圍內(nèi)。調(diào)整導(dǎo)氣管的電磁閥的開關(guān)信號以及出氣壓力以達(dá)到控制激勵氣流的頻率和流速，適應(yīng)不同流速和頻率下的測試要求。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
[0009]本發(fā)明通過電磁閥控制氣流頻率和流速、以兩個高速攝像機(jī)記錄被測蠱毛或類蠱毛結(jié)構(gòu)的擺角或其上某點的位移，同時被測件在測量系中的相對的位置由四軸R-z-xy電動位移臺控制；由此實現(xiàn)對節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知機(jī)理的研究和對基于蠱毛感知原理的仿生微流量傳感器性能的評價。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2本發(fā)明的俯視圖。
[0012]其中:1 一氣浮隔振臺；2—玻璃密封罩；3—激光多普勒測速儀；4一高速攝像機(jī)；5—被測件；6 — R軸轉(zhuǎn)臺；7—導(dǎo)氣管；8 —電磁閥；9一z軸升降臺；10 — xy電動平移臺。

【具體實施方式】
[0013]請參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明是由氣浮隔振臺1、玻璃密封罩2、激光多普勒測速儀3、高速攝像機(jī)4、被測件5、R軸轉(zhuǎn)臺6、導(dǎo)氣管7、電磁閥8、z軸升降臺9和xy電動平移臺10組成，激光多普勒測速儀3、高速攝像機(jī)4、被測件5、R軸轉(zhuǎn)臺6、z軸升降臺9和xy電動平移臺10置于氣浮隔振臺1之上，并由玻璃密封罩2密封，玻璃密封罩2—側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口，導(dǎo)氣管7 —端對準(zhǔn)被測件5，導(dǎo)氣管7的另外一端設(shè)置電磁閥8，電磁閥8的開關(guān)由上位機(jī)發(fā)出的脈沖開關(guān)信號控制；z軸升降臺9設(shè)置在xy電動平移臺10上，R軸轉(zhuǎn)臺6設(shè)置在z軸升降臺9上，被測件5置于R軸轉(zhuǎn)臺6上，與導(dǎo)氣管7相對的R軸轉(zhuǎn)臺6另一側(cè)設(shè)置激光多普勒測速儀3，激光多普勒測速儀3與導(dǎo)氣管7同軸線，在與激光多普勒測速儀3和導(dǎo)氣管7的軸線的兩側(cè)各45°方向放置兩臺高速攝像機(jī)4，兩臺高速攝像機(jī)4的光軸相互垂直且對準(zhǔn)被測件5，高速攝像機(jī)4分別記錄被測件5在兩個相互垂直的坐標(biāo)平面內(nèi)蠱毛或類蠱毛結(jié)構(gòu)的擺角和其上某一點的位移；R軸轉(zhuǎn)臺6、z軸升降臺9和xy電動平移臺10組成一個四軸R-z-xy電動位移臺，由上位機(jī)控制，四軸R-z-xy電動位移臺能調(diào)整被測件5在測量系統(tǒng)中的相對位置；激光多普勒測速儀3、高速攝像機(jī)4和電磁閥8由上位機(jī)同步控制，得到的測量數(shù)據(jù)由上位機(jī)記錄。同時，通過R軸轉(zhuǎn)臺6的角位移可以對被測蠱毛結(jié)構(gòu)各個周向的流量感知性能進(jìn)行測試；調(diào)整電磁閥8的開關(guān)信號以達(dá)到控制激勵氣流的頻率和流速，從而適應(yīng)不同流速和氣流頻率下的測試要求。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)肢動物蠱毛氣體微流量感知在線測試系統(tǒng)，其特征在于:是由氣浮隔振臺(I)、玻璃密封罩(2)、激光多普勒測速儀(3)、高速攝像機(jī)(4)、被測件(5)、R軸轉(zhuǎn)臺(6)、導(dǎo)氣管(7)、電磁閥(8)、z軸升降臺(9)和xy電動平移臺(10)組成，激光多普勒測速儀(3)、高速攝像機(jī)(4)、被測件(5)、R軸轉(zhuǎn)臺(6)、z軸升降臺(9)和xy電動平移臺(10)置于氣浮隔振臺(I)之上，并由玻璃密封罩(2)密封，玻璃密封罩(2) —側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口，導(dǎo)氣管(7) —端對準(zhǔn)被測件(5)，導(dǎo)氣管(7)的另外一端設(shè)置電磁閥(8) ;2軸升降臺(9)設(shè)置在xy電動平移臺(10)上，R軸轉(zhuǎn)臺(6)設(shè)置在z軸升降臺(9)上，被測件(5)置于R軸轉(zhuǎn)臺(6)上，與導(dǎo)氣管(7)相對的R軸轉(zhuǎn)臺(6)另一側(cè)設(shè)置激光多普勒測速儀(3)，激光多普勒測速儀(3)與導(dǎo)氣管(7)同軸線，在與激光多普勒測速儀(3)和導(dǎo)氣管(7)的軸線的兩側(cè)各45°方向放置兩臺高速攝像機(jī)(4)，兩臺高速攝像機(jī)(4)的光軸相互垂直且對準(zhǔn)被測件(5)，高速攝像機(jī)(4)分別記錄被測件(5)在兩個相互垂直的坐標(biāo)平面內(nèi)蠱毛或類蠱毛結(jié)構(gòu)的擺角和其上某一點的位移；R軸轉(zhuǎn)臺出)、z軸升降臺(9)和xy電動平移臺(10)組成一個四軸R-z-xy電動位移臺，四軸R-z-xy電動位移臺能調(diào)整被測件(5)在測量系統(tǒng)中的相對位置。
【文檔編號】A61B5/00GK104434039SQ201410783777
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】張俊秋, 韓志武, 宋洪烈, 陳道兵, 王可軍, 牛士超, 宋麗敏, 尹維, 葉軍鋒, 侯濤, 劉力瑋, 馮強(qiáng), 姚金鈴, 胡璟婧 申請人:吉林大學(xué)