Компьютерная технология лазерной диагностики профиля поверхности жидкости

Об авторах:

Востриков Василий Владимирович, аспирант, Тюменский государственный университет; vasiliy231@mail.ru

Флягин Виктор Михайлович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, научно-исследовательская лаборатория фотоники и микрофлюидики, X-BIO, Тюменский государственный университет; v.m.flyagin@utmn.ru

Аннотация:

В данной статье описывается разработка и тестирование компьютеризированной экспериментальной установки для определения профиля поверхности осесимметричных деформаций тонких слоев жидкости, возникающих за счет термокапиллярных течений. Методика определения основана на измерении смещения лазерных лучей, отраженных от поверхности жидкости. По величине смещения определяют угол наклона поверхности в точке падения лазерного луча, а затем пересчитывают изменение локальной толщины слоя жидкости, что в совокупности дает форму его поверхности. Пошаговое перемещение лазерного луча вдоль слоя, обработка кадров, фиксирующих смещение отраженного излучения, и расчет профиля поверхности осуществляется программой, написанной для микрокомпьютера Raspberry Pi 2. Разработанная установка применяется для определения профиля осесимметричного термокапиллярного углубления, индуцированного в слое полидиметилсилоксана резистивным точечным нагревателем.

Список литературы:

1. Безуглый Б. А. Капиллярная конвекция, управляемая тепловым действием света и ее применение в способах регистрации информации: дис. канд. физ.-мат. наук / Б. А. Безуглый. М.: МГУ, 1983. 270 с.
2. Безуглый Б. А. Фотоиндуцированные капиллярные эффекты: новые области применения / Б. А. Безуглый, А. А. Федорец, О. А. Тарасов, Н. А. Иванова // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004. № 6. С. 80-83.
3. Безуглый Б. А. Четыре открытия одной лаборатории / Б. А. Безуглый, О. А. Тарасов, Н. А. Иванова // Вестник Тюменского государственного университета. 2005. № 3. С. 80-83.
4. Флягин В. М. Применение фотоабсорбции для определения профиля поверхности тонкого слоя поглощающей жидкости, деформированного термокапиллярной конвекцией / В. М. Флягин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Том 1. № 1. С. 29-33.
5. Чаппаров Ф. Х. Автоматизированная экспериментальная установка для исследования профиля поверхности жидкого слоя, деформированного конвективными течениями / Ф. Х. Чаппаров // Сборник тезисов ВНКСФ-9. 2003. С. 999-1000.
6. Da Costa G. Interferometric Determination of the Surface Profile of a Liquid Heated by a Laser Beam / G. Da Costa, J. Calatroni // Optics Communications. 1982. Vol. 42. No 1. Pp. 5-9. DOI: 10.1016/0030-4018(82)90079-7
7. Helmers H. Holographic Study of Laser-Induced Liquid Surface Deformations / H. Helmers, W. Witte // Optics Communications. 1984. Vol. 49. No 1. Pp. 21-23. DOI: 10.1016/0030-4018(84)90082-8