Компьютерная технология лазерной диагностики профиля поверхности жидкости

Abstract

The article describes the development and testing of a computerized experimental setup for determining the surface profile of axisymmetric deformations of thin layers of liquid arising due to thermo-capillary flows. The method for determination is based on measuring the displacement of laser beams reflected from the liquid surface. The magnitude of the offset helps to determine the angle of the surface tilt at the incidence of the laser beam, and then to recalculate the change of the local thickness of the liquid layer, which in total gives the shape of its surface. Consecutive moving the laser beam along the layer, frames processing (which fix the offset of the reflected radiation), and the profile surface calculating is carried out by the program written for the Raspberry Pi 2 microcomputer. The designed setting is used to determine the profile of an axially symmetric thermo-capillary recess induced in a polydimethylsiloxane layer by a point resistive heater.

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.