微型混合器中的多参数测量

       MicroPIV系统可以在混合微流体研究中提供多参数信息。在本应用指南中，我们描述了从磁性微混合器获得的图像对的速度，浓度和界面信息的计算。

       照明：  Dantec MicroStrobe脉冲LED透射照明

       显微镜：高性能倒置荧光显微镜

       相机：  HiSense MkII，70％QE，1344x1024分辨率

       同步器：Dantec Dynamics PIV同步器

       颗粒：  1μm尼罗红色荧光颗粒

       软件：  DynamicStudio v4

Dantec MicroStrobe闪光灯照明

DantecDynamics微型PIV系统

       系统处于透射照明模式，粒子图像记录为阴影。在混合实验中，两相的图像对比度之间通常存在差异。亮相下方是水，较暗相是磁性流体，均为1μm颗粒。使用20x物镜和0.5x C-mount适配器（1550像素/ mm），视场（FOV）为867μmx660μm。
 

原始粒子图像

图像处理库

      已知两种图像预处理技术-局部对比度归一化和高斯差分（DoG）滤波器-以改善图像对比度。

使用LCN和DoG滤波器处理过的粒子图像

速度

       使用Adaptive PIV计算粒子位移的速度信息。我们使用50％重叠，32像素宽的方形询问区域，没有区域细化步骤。使用仅相位高斯滤波器以使相关性更能不受背景变化的影像。使用峰高比验证方案（1.2）结合在3x3邻域中的通用异常值检测来识别和替换伪向量，其中检测阈值为2.0并且归一化水平为0.1像素。

向量场和界面位置

界面和指状物厚度

       界面位置由包括Prewitt边缘检测滤波器的系列图像处理功能计算。 Prewitt算子是水平和垂直梯度滤波器的组合，在3x3内核上运行。接下来是一些打开，关闭，腐蚀和阈值过滤器，以隔离接口。然后，将具有不同直径的圆圈手动地装配在FOV中可见的12个相邻指尖上，并测量中心距。

指状物形态分析

浓度

       在用于速度测量的图像预处理中，目的是将粒子与背景隔离以获得良好的信噪比。然而，背景，即没有颗粒的明暗区域，包含有关两种物质浓度的有用信息。为此，我们只需在15x15邻域中使用局部最大滤波器。产生的灰度级分布是磁性流体吸收透射光的结果。当光透射率达到最大值时，观察到最高像素值;即，磁性流体的吸收是最小的。类似地，当光透射率最小时，观察到最低像素值;即，磁性流体的吸收是最大的。

出版文献

Planar velocity & concentration measurements in a magnetic micromixer with interface front detection

作者：Gökhan Ergin, Bo Watz, Kaspars Erglis, Andrejs Cebers

PIV13; 10th International Symposium on Particle Image Velocimetry, Delft, The Netherlands, July 1-3, 2013

Poor-contrast particle image processing in Micro scale mixing

作者：Gökhan Ergin, Bo Watz, Kaspars Erglis, Andrejs Cebers

ASME ESDA 2010; 10th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, Istanbul, Turkey, July 12-14, 2010