王興華臺灣大學:機械工程學研究所林哲士Lin, Jhe-ShinJhe-ShinLin2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282009U0001-2807200914165500http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187147本文主要探討於影像量測動態液滴之誤差影響因素。利用一套自行設計之液滴觀測系統，經由壓電式液滴產生器產生出液滴，由影像擷取系統結合閃頻法拍攝液滴產生之時序情況，經影像處理後取得所要的液滴邊緣資訊後由體積積分程式計算出液滴體積。並收集液滴累積重量以換算其平均體積，兩者再相互比較以探討液滴量測之誤差情況。藉由不同口徑之噴嘴所產生之不同大小液滴，分析液滴尺寸於量測誤差之趨勢概況，以期能為日後液滴量測帶來幫助。This text is mainly to discuss the factor of deviation in the measurement surveying the dynamic droplet. Estimate the volume of the droplet from the piezoelectric droplet generator by using the program which can integrate boundaries of the droplet. Set up a droplet-observation system to make images of the sequence of drop formation and derive data from designed software. This work will analysis the droplet and output the boundaries parameters for the integration program. Discuss the deviation by comparing the estimated volume with the average volume of collected droplets. The different droplet sizes in different deviation measurements are also discussed here. And we expect that this research could bring us advantage for estimating droplets in the future.口試委員會審定書 I謝 II文摘要 III文摘要 IV一章 緒論 1-1前言 1-2文獻回顧 2-3研究動機與目的 6二章 實驗裝置與步驟 7-1液滴產生裝置 7-1-1液滴產生方式 7-1-2液滴產生器 7-1-3液滴產生器及儲液瓶的放置設備 9-2電子控制裝置 9-2-1脈波產生電路： 9-2-2同步電路： 9-3影像拍攝裝置 10-3-1閃頻儀 10-3-2 C.C.D及放大鏡頭組 11-4影像處理系統 11-5實驗操作 12-5-1 鏡頭倍率校正 12-5-2 液滴的產生與控制 13-5-3 液滴成型穩定範圍實驗 14-5-4 累積液滴量測實驗 15-5實驗數據讀取與分析處理 15-5-1 讀取實驗數據 15-5-2 數據的分析與處理 16-6實驗數據之誤差分析 16三章 基礎理論及裝置簡介 18-1壓力波傳遞理論 18-2液柱拉斷裂機制 21-3壓電材料簡介 21-4本實驗正反向操作介紹 23-5影像處理介紹 25-5-1 灰階化 25-5-2 二值化 25-5-3 找邊 26-5-4 積分程式 26四章 實驗結果與討論 27-1 基礎分析 27-1-1體積積分程式誤差 27-1-2 亮度影響與聚焦誤差 28-2 液滴產生器之穩定範圍 29-3 量測誤差分析與討論 29-3-1 噴嘴口徑120µm產生液滴之量測誤差分析 30-3-2 噴嘴口徑380µm產生液滴之量測誤差分析 31-3-3 噴嘴口徑750µm產生液滴之量測誤差分析 32五章 結論與未來展望 34-1 結論 34-2未來展望 35考文獻 36目錄2-1 實驗設備示意圖 392-2 實驗設備實體全貌 392-2 液滴產生器 (droplet generator) 402-4 液滴產生器拆解與組合圖 402-5 噴嘴製作過程示意圖 402-6 噴嘴外形圖 412-7 噴嘴口徑圖 412-8 儲瓶液與液滴產生器固定裝置 412-9 函數產生器 422-10 電子控制裝置 422-11 閃頻儀 432-12 CCD與放大鏡頭組 432-13 訊號計數器 圖2-14 集液瓶 442-15 電子秤 443-1 單脈衝電壓型態 圖3-2 壓電式收縮管型噴頭 453-3 有限長度腔室內初始壓力波的行進與分離分佈圖 453-4 壓力波在開口端與閉口端反射之示意圖 453-5 腔室內初始壓力波的行進與反射連續示意圖 463-6 液柱拉伸斷裂機制圖 463-7 壓電效應示意圖 473-8 壓電陶瓷在居禮溫度以上及以下的晶體結構 473-9 正向訊號輸入產生模式示意圖 473-10 反向訊號輸入產生示意圖 483-11 二值化範例 483-12 找邊後之影像 483-13 像素擷取程式液滴邊界點輸出 493-14 端點積分法原理 493-15 積分程式運算 494-1 繪圖軟體所繪各種像素直徑之圓 504-2 旋轉對稱體積模型 514-3 第1次120µm噴嘴形成液滴時序圖21V 694µs 10Hz 514-4 第2次120µm噴嘴形成液滴時序圖19V 751µs 10Hz 524-5 第3次120µm噴嘴形成液滴時序圖19V 564µs 10Hz 534-6 第4次120µm噴嘴形成液滴時序圖19.5V 674µs 15Hz 544-7 第5次120µm噴嘴形成液滴時序圖23V 542µs 10Hz 554-8 第6次120µm噴嘴形成液滴時序圖21V 554µs 10Hz 564-9 第7次120µm噴嘴形成液滴時序圖22.5V 491µs 10Hz 574-10 第8次120µm噴嘴形成液滴時序圖23V 605µs 10Hz 584-11 第9次120µm噴嘴形成液滴時序圖21V 554µs 10Hz 594-12 第10次120µm噴嘴形成液滴時序圖19.5V 653µs 15Hz 604-13 第1次380µm噴嘴形成液滴時序圖37V 1501µs 10Hz 614-14 第2次380µm噴嘴形成液滴時序圖37V 1283µs 20Hz 624-15 第3次380µm噴嘴形成液滴時序圖36V 1506µs 15Hz 634-16 第4次380µm噴嘴形成液滴時序圖38V 1709µs 10Hz 644-17 第5次380µm噴嘴形成液滴時序圖38V 1785µs 10Hz 654-18 第6次380µm噴嘴形成液滴時序圖39V 1278µs 10Hz 664-19 第7次380µm噴嘴形成液滴時序圖37.4V 1547µs 10Hz 674-20 第8次380µm噴嘴形成液滴時序圖36.5V 1582µs 10Hz 684-21 第9次380µm噴嘴形成液滴時序圖37V 1577µs 10Hz 694-22 第10次380µm噴嘴形成液滴時序圖38.5V 998µs 20Hz 704-23 第11次380µm噴嘴形成液滴時序圖39V 1597µs 20Hz 714-24 第12次380µm噴嘴形成液滴時序圖37.5V 1420µs 20Hz 724-25 第13次380µm噴嘴形成液滴時序圖38V 1582µs 10Hz 734-26 第14次380µm噴嘴形成液滴時序圖36V 1450µs 20Hz 744-27 第15次380µm噴嘴形成液滴時序圖35.5V 1514µs 20Hz 754-28 第16次380µm噴嘴形成液滴時序圖37V 1354µs 20Hz 764-29 第17次380µm噴嘴形成液滴時序圖38V 1745µs 10Hz 774-30 第18次380µm噴嘴形成液滴時序圖35V 1696µs 10Hz 784-31 第19次380µm噴嘴形成液滴時序圖35V 1648µs 10Hz 794-32 第20次380µm噴嘴形成液滴時序圖39V 1303µs 20Hz 804-33 第21次380µm噴嘴形成液滴時序圖35V 2039µs 10Hz 814-34 第22次380µm噴嘴形成液滴時序圖35V 1943µs 10Hz 824-35 第23次380µm噴嘴形成液滴時序圖39V 1344µs 10Hz 834-36 第24次380µm噴嘴形成液滴時序圖37.5V 1552µs 10Hz 844-37 第25次380µm噴嘴形成液滴時序圖37V 1679µs 10Hz 854-38 第1次750µm噴嘴形成液滴時序圖42.5V 1785µs 10Hz 864-39 第2次750µm噴嘴形成液滴時序圖46V 1531µs 10Hz 874-40 第3次750µm噴嘴形成液滴時序圖44V 1506µs 10Hz 884-41 第4次750µm噴嘴形成液滴時序圖47.5V 1130µs 10Hz 894-42 第5次750µm噴嘴形成液滴時序圖47V 1379µs 10Hz 904-43 第6次750µm噴嘴形成液滴時序圖42V 2080µs 10Hz 914-44 第7次750µm噴嘴形成液滴時序圖46V 1531µs 10Hz 924-45 第8次750µm噴嘴形成液滴時序圖47.5V 1176µs 10Hz 934-46 第9次750µm噴嘴形成液滴時序圖43V 1988µs 10Hz 944-47 第10次750µm噴嘴形成液滴時序圖47.5V 1130µs 10Hz 954-48 第11次750µm噴嘴形成液滴時序圖44V 1963µs 10Hz 964-49 第12次750µm噴嘴形成液滴時序圖44V 1051µs 10Hz 974-50 第13次750µm噴嘴形成液滴時序圖45V 1699µs 10Hz 984-51 第14次750µm噴嘴形成液滴時序圖47V 1379µs 10Hz 994-52 第15次750µm噴嘴形成液滴時序圖42V 2080µs 10Hz 1004-53 第16次750µm噴嘴形成液滴時序圖43V 1988µs 10Hz 1014-54 第17次750µm噴嘴形成液滴時序圖42.5V 1531µs 10Hz 1024-55 第18次750µm噴嘴形成液滴時序圖46V 1481µs 10Hz 1034-56 第19次750µm噴嘴形成液滴時序圖48V 1233µs 10Hz 1044-57 第20次750µm噴嘴形成液滴時序圖46.5V 1476µs 5Hz 105表目錄表4-1 積分程式誤差表 106表4-2 積分程式誤差百分 106表4-3 高倍率亮度影響與聚焦誤差 107表4-4 中倍率亮度影響與聚焦誤差 108表4-5 低倍率亮度影響與聚焦誤差 109表4-6 亮度誤差趨勢 110表4-7 各倍率最大誤差比較 110表4-8 120µm噴嘴之訊號穩定範圍分佈圖 111表4-9 380µm噴嘴之訊號穩定範圍分佈圖 111表4-10 750µm噴嘴之訊號穩定範圍分佈 112表4-11 第1次120µm噴嘴形成液滴量測數據 113表4-12 第2次120µm噴嘴形成液滴量測數據 113表4-13 第3次120µm噴嘴形成液滴量測數據 114表4-14 第4次120µm噴嘴形成液滴量測數據 114表4-15 第5次120µm噴嘴形成液滴量測數據 115表4-16 第6次120µm噴嘴形成液滴量測數據 115表4-17 第7次120µm噴嘴形成液滴量測數據 116表4-18 第8次120µm噴嘴形成液滴量測數據 116表4-19 第9次120µm噴嘴形成液滴量測數據 117表4-20 第10次120µm噴嘴形成液滴量測數據 117表4-21 第1次380µm噴嘴形成液滴量測數據 118表4-22 第2次380µm噴嘴形成液滴量測數據 118表4-23 第3次380µm噴嘴形成液滴量測數據 119表4-24 第4次380µm噴嘴形成液滴量測數據 119表4-25 第5次380µm噴嘴形成液滴量測數據 120表4-26 第6次380µm噴嘴形成液滴量測數據 120表4-27 第7次380µm噴嘴形成液滴量測數據 121表4-28 第8次380µm噴嘴形成液滴量測數據 122表4-29 第9次380µm噴嘴形成液滴量測數據 122表4-30 第10次380µm噴嘴形成液滴量測數據 123表4-31 第11次380µm噴嘴形成液滴量測數據 123表4-32 第12次380µm噴嘴形成液滴量測數據 124表4-33 第13次380µm噴嘴形成液滴量測數據 124表4-34 第14次380µm噴嘴形成液滴量測數據 125表4-35 第15次380µm噴嘴形成液滴量測數據 125表4-36 第16次380µm噴嘴形成液滴量測數據 126表4-37 第17次380µm噴嘴形成液滴量測數據 126表4-38 第18次380µm噴嘴形成液滴量測數據 127表4-39 第19次380µm噴嘴形成液滴量測數據 127表4-40 第20次380µm噴嘴形成液滴量測數據 128表4-41 第21次380µm噴嘴形成液滴量測數據 128表4-42 第22次380µm噴嘴形成液滴量測數據 129表4-43 第23次380µm噴嘴形成液滴量測數據 129表4-44 第24次380µm噴嘴形成液滴量測數據 130表4-45 第25次380µm噴嘴形成液滴量測數據 130表4-46 第1次750µm噴嘴形成液滴量測數據 131表4-47 第2次750µm噴嘴形成液滴量測數據 131表4-48 第3次750µm噴嘴形成液滴量測數據 132表4-49 第4次750µm噴嘴形成液滴量測數據 133表4-50 第5次750µm噴嘴形成液滴量測數據 134表4-51 第6次750µm噴嘴形成液滴量測數據 135表4-52 第7次750µm噴嘴形成液滴量測數據 135表4-53 第8次750µm噴嘴形成液滴量測數據 136表4-54 第9次750µm噴嘴形成液滴量測數據 136表4-55 第10次750µm噴嘴形成液滴量測數據 137表4-56 第11次750µm噴嘴形成液滴量測數據 138表4-57 第12次750µm噴嘴形成液滴量測數據 138表4-58 第13次750µm噴嘴形成液滴量測數據 139表4-59 第14次750µm噴嘴形成液滴量測數據 139表4-60 第15次750µm噴嘴形成液滴量測數據 140表4-61 第16次750µm噴嘴形成液滴量測數據 140表4-62 第17次750µm噴嘴形成液滴量測數據 141表4-63 第18次750µm噴嘴形成液滴量測數據 141表4-64 第19次750µm噴嘴形成液滴量測數據 142表4-65 第20次750µm噴嘴形成液滴量測數據 14212465390 bytesapplication/pdfen-US壓電量測誤差液滴產生器piezoelectricdroplet generatordeviation measurementthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187147/1/ntu-98-R96522111-1.pdf