上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

近日，上海交大机械与动力工程学院航空动力研究所施圣贤副教授与香港城市大学蔡定平教授课题组跨学科合作，在Advanced Materials上发表题为“Meta-lens Particle Image Velocimetry”的研究论文，提出了基于超构透镜的粒子图像测速技术（Meta-lens PIV），助力先进光学诊断技术发展。论文第一作者是香港城市大学博士后刘小源和上海交大航空动力研究所博士后赵洲，通讯作者为施圣贤副教授、香港城市大学陈沐谷助理教授和蔡定平教授等。 k3e $0`Q

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超构透镜PIV技术概念图

PIV技术作为实验流体研究的经典手段，在生物医学、海洋装备、航空航天等领域的科学研究和工程应用中得到了广泛的运用。然而，传统的PIV方法需要多个相机和复杂的多镜头系统，以获取不同视角的图像，并通过进一步分析获得三维速度场，这使得整个系统变得复杂，且在实际应用中特别是受限空间等场景存在一系列的挑战。
研究尝试将光学超材料与PIV技术融合，以实现PIV系统小型化的目的。超构透镜是一种先进的平面光学元件，由人工制造的纳米单元阵列组成。作为一种新型光学超材料，超构透镜可以精准操控光的波前，具备超薄、紧凑和无球差的特点，有望替代传统的光学成像系统。研究团队将一对超构透镜刻蚀在0.5mm厚的蓝宝石基板上，并将其集成到CMOS传感器中，构建了紧凑的双目超构透镜相机。这种双目超构透镜的重量仅为116毫克，远远轻于商用镜头。通过使用双目超构透镜拍摄粒子图像，可以获得精确的三维速度场数据。研究团队通过雷诺数为2000的涡环实验验证了基于超构透镜的粒子图像测速技术，涡环直径的测量误差仅约为1.25%。

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(a) 双目超构透镜相机 (b) 双目超构透镜 (c) 实验系统 (d) 粒子图像

研究团队通过光学超材料设计及制备方法，形成超薄、极轻、无球差的超构透镜，并利用其替换传统镜头，直接与CMOS芯片集成，构建紧凑的双目超构透镜PIV系统，展示了PIV技术小型化、轻便部署的发展趋势。
研究将先进微纳光学技术与传统流场诊断技术相结合，使传统的实验流体测试工具焕发新的活力，并针对便携易用、受限空间等测量场景，拓展了PIV技术和光学超材料技术的应用潜力，为PIV技术的小型化和低功耗等方面的应用研究提供了新的思路。
研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和青年项目，以及中央高校基本科研专项资金的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310134

谭健	2024-01-01 13:13
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

phisfor	2024-01-02 07:13
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

cufgr	2024-01-02 08:14
研究将先进微纳光学技术与传统流场诊断技术相结合，使传统的实验流体测试工具焕发新的活力，并针对便携易用、受限空间等测量场景，拓展了PIV技术和光学超材料技术的应用潜力，为PIV技术的小型化和低功耗等方面的应用研究提供了新的思路。 !$fBo3!B_8

qyzyq37jason618

2024-01-02 08:15

PIV技术作为实验流体研究的经典手段，在生物医学、海洋装备、航空航天等领域的科学研究和工程应用中得到了广泛的运用。然而，传统的PIV方法需要多个相机和复杂的多镜头系统，以获取不同视角的图像，并通过进一步分析获得三维速度场，这使得整个系统变得复杂，且在实际应用中特别是受限空间等场景存在一系列的挑战。

研究尝试将光学超材料与PIV技术融合，以实现PIV系统小型化的目的。超构透镜是一种先进的平面光学元件，由人工制造的纳米单元阵列组成。作为一种新型光学超材料，超构透镜可以精准操控光的波前，具备超薄、紧凑和无球差的特点，有望替代传统的光学成像系统。研究团队将一对超构透镜刻蚀在0.5mm厚的蓝宝石基板上，并将其集成到CMOS传感器中，构建了紧凑的双目超构透镜相机。这种双目超构透镜的重量仅为116毫克，远远轻于商用镜头。通过使用双目超构透镜拍摄粒子图像，可以获得精确的三维速度场数据。研究团队通过雷诺数为2000的涡环实验验证了基于超构透镜的粒子图像测速技术，涡环直径的测量误差仅约为1.25%。

谭健	2024-01-02 08:16
PIV技术的广泛运用

雨后无文	2024-01-02 08:23
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

jabil	2024-01-02 08:38
Extensive use of PIV technology

redplum	2024-01-02 08:56
高新技术

likaihit	2024-01-02 08:58
非常神奇啊

牛开心	2024-01-02 09:07
研究团队通过光学超材料设计及制备方法，形成超薄、极轻、无球差的超构透镜，并利用其替换传统镜头，直接与CMOS芯片集成，构建紧凑的双目超构透镜PIV系统，展示了PIV技术小型化、轻便部署的发展趋势。

personking	2024-01-02 09:12
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churuiwei	2024-01-02 09:15
上海交大机械与动力工程学院航空动力研究所施圣贤副教授与香港城市大学蔡定平教授课题组跨学科合作

liu.wade	2024-01-02 09:20
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

wmh1985

2024-01-02 09:27

研究尝试将光学超材料与PIV技术融合，以实现PIV系统小型化的目的。超构透镜是一种先进的平面光学元件，由人工制造的纳米单元阵列组成。作为一种新型光学超材料，超构透镜可以精准操控光的波前，具备超薄、紧凑和无球差的特点，有望替代传统的光学成像系统。研究团队将一对超构透镜刻蚀在0.5mm厚的蓝宝石基板上，并将其集成到CMOS传感器中，构建了紧凑的双目超构透镜相机。这种双目超构透镜的重量仅为116毫克，远远轻于商用镜头。通过使用双目超构透镜拍摄粒子图像，可以获得精确的三维速度场数据。研究团队通过雷诺数为2000的涡环实验验证了基于超构透镜的粒子图像测速技术，涡环直径的测量误差仅约为1.25%。

11yy	2024-01-02 09:54
将一对超构透镜刻蚀在0.5mm厚的蓝宝石基板上，并将其集成到CMOS传感器中，构建了紧凑的双目超构透镜相机。

杨森	2024-01-02 10:36
基于超构透镜的粒子图像测速技术

liulin666	2024-01-02 10:38
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

chenlu0434

2024-01-02 11:20

粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry, PIV）是一种无扰动、高速、全流场无接触可视化流场测量技术，能对同一瞬时的流动图像分析获得测试区域内整个流场的速度分布，反映出真实的流场信息。PIV技术测速的范围几乎不受限，适用于稳态流场平均速度场测量、非稳态流场瞬时脉动速度测量、单相流的测量、多相流的进行测量、液-液体系测量、气-气体系测量；其基本原理是在流体中加入密度与流体相当并具有很好跟随性的示踪粒子，通过激光控制器发射一定强度的脉冲激光，透过光学元件产生片光源，并照射到流场中所需测量的平面，此时流场中散布的示踪粒子被照亮，示踪粒子散射光，通过CCD相机拍摄两次曝光后的流场图像，并对这些采集到的图像采用PIV自带软件进行相关性分析得到整个流场的速度信息。

mmttxiaoxiao	2024-01-02 11:40
基于超构透镜设计及应用

宿命233	2024-01-02 14:11
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

tassy	2024-01-02 14:27
上海交大提出高新技术

chenming95	2024-01-02 15:42
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

yd98956	2024-01-02 16:20
提出了基于超构透镜的粒子图像测速技术（Meta-lens PIV），助力先进光学诊断技术发展

wangjin001x	2024-01-02 16:51
上海交大提出超构透镜粒子图像测速技术

daxing	2024-01-02 18:38
将光学超材料与PIV技术融合，以实现PIV系统小型化

sac	2024-01-02 20:01
超构透镜

jeremiahchou

2024-01-02 20:01

研究团队通过光学超材料设计及制备方法，形成超薄、极轻、无球差的超构透镜，并利用其替换传统镜头，直接与CMOS芯片集成，构建紧凑的双目超构透镜PIV系统，展示了PIV技术小型化、轻便部署的发展趋势。

研究将先进微纳光学技术与传统流场诊断技术相结合，使传统的实验流体测试工具焕发新的活力，并针对便携易用、受限空间等测量场景，拓展了PIV技术和光学超材料技术的应用潜力，为PIV技术的小型化和低功耗等方面的应用研究提供了新的思路。

天蓝色3230	2024-01-02 23:50
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