Mesure par interférométrie laser du mouvement d'une particule proche d'une paroi
Mesure par interférométrie laser du mouvement d'une particule proche d'une paroi
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测量粒子干涉激光运动
DOI：
10.1051/jp3:1991125
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发表时间：
1991
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
F. Feuillebois
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Y. Assou;D. Joyeux;A. Azouni;F. Feuillebois
基于激光干涉测量的实验技术用于获得球体在粘性流体中朝向平面壁的位移：其包括将球体插入干涉测量系统中，使得球体的位移改变干涉状态。该装置的一个重要特征是球体在光路中的形状、粗糙度和位置相对不重要。实验中使用的球体是轴承球，直径为4μm。球体位移的精度为m量级。干扰信号被数字化并存储在微型计算机中。然后对数据进行处理，得出球体在非常靠近壁的运动中的摩擦系数。随无量纲间隙（间隙与球体半径之比）的变化显示出三个区域：（i）a很小但至少比无量纲粗糙度（粗糙度与球体半径之比）大10倍的区域；则与润滑理论中对于光滑球体有效的结果非常一致。(ii) 当减小到无量纲粗糙度的量级时，摩擦系数则小于 。因此，该技术开辟了一种研究流体动力学中粗糙度影响的方法。(iii) 该技术可以测量 10-8 m 量级的间隙，因此可用于未来的短程力研究。 Paroi 平面在流体粘性中：该技术由干涉系统中的球体组成，该技术会因干涉检测而发生位移变化。蒙太奇的一个重要特点是在形式、表面状态、位置以及蒙太奇光学批评中的球形对齐。球体使用直径为 4 个的圆环。 La précision sur le déplacement de la est de l'ordre dem.干扰信号是通过微坐标进行数字化和存储的。 Données 的特质可以让你获得在巴黎运动中所获得的系数。无维度的间隔 (rapport de l'intervalle entre la sphère et la paroi au rayon de la sphère) 可以区分三个区域：(i) Une région oùest petit mais au moins 10 fois plus grand que la rugosité nonDimensionnelle (rapport de l'échelle de la) rugosité au rayon de la sphère）； le resultat expérimental est alors en très bon Accord avec la Formuladémontrée en théorie de la lubrification, Formula valable pour une sphère lisse.(ii) Lorsquedécroît pour devenir de l'ordre de grandeur de la rugosité nonDimensionnelle, le coeco de frottement est alors Inférieur à Il E. La technology ouvre ainsi une nouvelle voie a l'étude des effets de rugosité en Hydrodynamique.(iii) La technology permet de mesurer des Intervalles de l'ordre de de l'ordre de 10-8 m et pourrait ainsi être utilisée dans l'étude des Forces àcourtéportée.
An experimental technique based on laser interferometry is used to obtain the displacement of a sphere towards a plane wall in a viscous fluid: it consists in inserting the sphere in an interferometric system, in such a way that the displacement of the sphere changes the state of interference. An important feature of the setup is that the shape, the roughness, and the positioning of the sphere in the optical path are relatively uncritical. The spheres used in the experiment are bearing balls, 4 andm in diameter. The accuracy on the sphere displacement is of the order ofm. The interference signal is digitalized and stored in a microcomputer. The data are then processed to yield the friction coefficientof the sphere in its motion very close to the wall. The variation ofwith the non-dimensional gap(ratio of the gap to the sphere radius) show three regions:(i) One in which a is small but at least 10 times larger than the non-dimensional rugosity (ratio of the scale of rugosity to the sphere radius); there is then a very good agreement with the result valid for a smooth spherefrom lubrication theory.(ii) Whendecreases to the order of the non-dimensional rugosity, the friction coefficient is then smaller than. The technique thus opens a way to study the effects of rugosity in hydrodynamics.(iii) The technique allows to measure gaps of the order of 10-8 m and could thus be used in future studies of short ranges forces.RésuméOn utilise une technique expérimentale basée sur l'interférométrie laser pour déterminer le déplacement d'une sphère s' approchant d'une paroi plane dans un fluide visqueux: la technique consiste à insérer la sphère dans un système interférométrique, de façon que son déplacement change l'état d'interférence détecté. Une particularité importante du montage utilisé est que la forme, l'état de surface, le positionnement, et l'alignement de la sphère dans le montage optique sont relativement peu critiques. Les sphères utilisées sont des billes de roulements à billes, de 4 etm de diamètre. La précision sur le déplacement de la sphère est de l'ordre dem. Le signal d'interférence est digitalisé et stocké dans un micro-ordinateur. Le traitement des données permet alors d'obtenir le coefficient de frottementde la sphère en mouvement tout près de la paroi. La variation deavec l'intervalle sans dimension(rapport de l'intervalle entre la sphère et la paroi au rayon de la sphère) permet de distinguer trois régions:(i) Une région oùest petit mais au moins 10 fois plus grand que la rugosité non dimensionnelle (rapport de l'échelle de la rugosité au rayon de la sphère); le résultat expérimental est alors en très bon accord avec la formuledémontrée en théorie de la lubrification, formule valable pour une sphère lisse.(ii) Lorsquedécroît pour devenir de l'ordre de grandeur de la rugosité non dimensionnelle, le coefficient de frottement est alors inférieur à Il E. La technique ouvre ainsi une nouvelle voie à l'étude des effets de rugosité en hydrodynamique.(iii) La technique permet de mesurer des intervalles de l'ordre de 10-8 m et pourrait ainsi être utilisée dans l'étude des forces à courte portée.