微粒子图像测速( Micro-PIV )技术是现代流变学研究中。在微尺度下测量流体瞬时速度场,并以图像方式予以直观显示的新技术。Micro-PIV是借助匀布于流场中示踪粒子的位移来提取微通道内流体速度场信息的。与传统的激光多普勒测速仪和热线风速仪相比,Micro-PIV技术在对被测流场不产生扰动的情况下可实现速度场的全局与局部细节的同时测量与显示。
按照国际流体动力学界的习惯划分,将特征尺度在1到1mm之间的流动界定为微尺度流动。对如此小尺度的流动进行全流场的定量测量,传统的皮托管、热线风速仪等已经无能为力。目前其它一些可用于微尺度流场的测试技术,如Micro-LED、X射线微图像技术、分子标记测速技术(MTV)、其分辨率和测量精度都无法和Micro-PIV相比。实践证明以上几种微尺度测速技术最大分辨率仅能够达到10以上,而Micro-PIV测速技术的空间分辨率已经达到了小于10的水平。通过发展更为先进的图像采集和处理技术Micro-PIV测量分辨率可达单个微米量级。
与传统PIV测速的原理一样,目前采用的Micro-PIV也是在流场中播撒流动跟随性很好的示踪粒子,对粒子进行激光照明,由CCD相机记录连续两次曝光时间间隔粒子的位移情况,最后通过计算机图像分析技术给出瞬时速度场。但由于所研究问题的特殊性,Micro-PIV技术与传统的PIV存在较大差别,主要表现在如下几个方面:(1)功获取图像的方式不同;(2)光照明方式不同;(3)播撒粒子的要求高。
近年来,高精度与可视化的Micro-PIV技术在微流体生物芯片的研制、超音速微喷管的流场分析、喷墨打印机喷头内流场测量、生物流体力学中的应用、微灌技术、微流控及生物芯片等方面得到了有效的应用。
