速度剖面的定量 $\mu$PIV 测量

在显微粒子图像测速（$\mu$PIV）中，微通道内的速度场是在有限体积内采样的，而在这些体积内速度场本身可能发生显著变化。过去，这限制了测量往往仅具有定性性质，无法获知速度大小。为了获得具有定量价值的结果，人们将有限体积效应视为必须通过日益复杂的处理技术加以修正的误差。由此产生的测量结果稳健性有限，且需要繁琐的努力来理解测量不确定性。为了提高 $\mu$PIV 测量的简便性和实用性，我们引入了一种直接基于测量的直观方法，用以确定流动流体采样体积的大小和形状。通过将测量结果与模拟进行比较，我们验证了该方法能够对整个通道的速度剖面进行定量测量，并理解实验不确定性。我们展示了该方法如何允许测量已知几何形状通道中的未知流量。我们证明了该方法对常见的实验不确定性来源具有稳健性。我们还应用该理论对扫描 $\mu$PIV 技术进行建模，该技术常用于定位通道中心，并展示了其为何以及如何实际上可能错误识别中心。这些结果对于需要在微米及以下尺度上进行可靠、定量的流体流动测量的研发工作具有普遍意义。