3.流动显示技术

一、实验目的1. 理解并掌握动态显示技术的基本原理；2. 学习数码管与单片机的连接方法；3. 掌握段代码表的推算及数据表的使用方法；4. 熟悉C语言编程方法，实现动态显示效果。

二、实验原理动态显示技术是一种通过快速切换数码管上的各个段来显示数字或字符的方法。

由于人眼具有视觉暂留效应，当切换速度足够快时，人眼无法分辨出各个段的变化，从而形成连续的显示效果。

三、实验设备与材料1. 计算机；2. 单片机实验箱；3. Proteus软件；4. Keil软件；5. 数码管；6. 电阻；7. 连接线。

四、实验步骤1. 硬件连接：将数码管连接到单片机的P0口，并确保连接正确无误；2. 软件编写：使用Keil软件编写程序，实现动态显示效果；3. 烧写程序：将编写的程序烧写到单片机中；4. 观察现象：打开单片机实验箱，观察数码管上的显示效果。

五、实验内容1. 编写程序，实现数码管上显示数字0-9的动态效果；2. 修改程序，实现数码管上显示特定字符的动态效果；3. 分析程序，了解动态显示的工作原理。

六、实验结果与分析1. 编写程序，实现数码管上显示数字0-9的动态效果（1）程序代码如下：```c#include <reg51.h>#define SEGMENT P0void delay(unsigned int ms) {unsigned int i, j;for (i = 0; i < ms; i++)for (j = 0; j < 120; j++);}void displayNumber(unsigned char num) {switch (num) {case 0: SEGMENT = 0x3F; break;case 1: SEGMENT = 0x06; break;case 2: SEGMENT = 0x5B; break;case 3: SEGMENT = 0x4F; break;case 4: SEGMENT = 0x66; break;case 5: SEGMENT = 0x6D; break;case 6: SEGMENT = 0x7D; break;case 7: SEGMENT = 0x07; break;case 8: SEGMENT = 0x7F; break;case 9: SEGMENT = 0x6F; break;default: SEGMENT = 0x00; break;}}void main() {unsigned char i;while (1) {for (i = 0; i <= 9; i++) {displayNumber(i);delay(500);}}}```（2）程序分析：程序通过定义一个段码表来控制数码管的显示，循环显示数字0-9。

流体力学流动演示实验流体力学演示实验包括流线流谱演示实验、流动演示实验两部分。

各实验具体内容如下：第1部分流线流谱演示实验1.1 实验目的1)了解电化学法流动显示原理。

2)观察流体运动的流线和迹线，了解各种简单势流的流谱。

3)观察流体流经不同固体边界时的流动现象和流线流谱特征。

1.2 实验装置实验装置见图1.1。

图1.1 流线流谱实验装置图说明：本实验装置包括3种型号的流谱仪，Ⅰ型演示机翼绕流流线分布，Ⅱ型演示圆柱绕流流线分布，Ⅲ型演示文丘里管、孔板、突缩、突扩、闸板等流段纵剖面上的流谱。

流谱仪由水泵、工作液体、流速调节阀、对比度调节旋钮与正负电极、夹缝流道显- 1 -示面、灯光、机翼、圆柱、文丘里管流道等组成。

1.3 实验原理流线流谱显示仪采用电化学法电极染色显示技术，以平板间夹缝式流道为流动显示平面，工作液体在水泵驱动下从显示面底部流出，工作液体是由酸碱度指示剂配制的水溶液，在直流电极作用下会发生水解电离，在阴极附近液体变为碱性，从而液体呈现紫红色。

在阳极附近液体变为酸性，从而液体呈现黄色。

其他液体仍为中性的橘黄色。

带有一定颜色的流体在流动过程中形成紫红色和黄色相间的流线或迹线。

流线或迹线的形状，反映了机翼绕流、圆柱绕流流动特性，反映了文丘里管、孔板、突缩、突扩、闸板等流道内流动特性。

流体自下而上流过夹缝流道显示面后经顶端的汇流孔流回水箱中，经水泵混合，中和消色，循环使用。

实验指导与分析如下：1)Ⅰ型演示仪。

演示机翼绕流的流线分布。

由流动显示图像可见，机翼右侧即向天侧流线较密，由连续方程和能量方程可知，流线密，表明流速大、压强低；而机翼左侧即向地侧流线较稀疏，表明速低、压强较高。

这表明机翼在实际飞行中受到一个向上的合力即升力。

本仪器通过机翼腰部孔道流体流动方向可以显示出升力方向。

此外，在流道出口端还可以观察到流线汇集后，并无交叉，从而验证流线不会重和的特性。

2)Ⅱ型演示仪。

演示圆柱绕流流线分布。

能源与动力工程测试技术_江苏大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在水洞内开展绕流物体周围的空化现象可视化实验，关键要实现高的：参考答案:流速2.风洞中实验段上游的稳定段，其内部结构一般是：参考答案:格栅3.水洞实验段内的湍流度可以用何仪器测量：参考答案:激光多普勒测速仪4.风洞内可进行实验的是：参考答案:汽车模型_翼型_风力机模型_建筑物模型5.在水洞内可进行实验的对象是：参考答案:绕流圆柱_螺旋桨叶片_S形水力转轮叶片6.在水洞内进行空化实验时，在下一轮循环中消除空化泡的方法有：参考答案:储液罐内设格栅_喷淋装置_中间设中转罐进行排气7.1英寸为多少厘米参考答案:2.548.皮托管是：参考答案:一根弯成90度的管子_可以测量流速_可以测量总压_可以测量静压9.下列属于PIV技术的是：参考答案:Tomo PIV_Micro PIV_TR PIV10.以下属于无接触式流速测量仪器的是：参考答案:粒子图像速度场仪_激光多普勒测速仪11.以下可以作为流体力学实验平台的设备是：参考答案:风洞_水洞_拖曳水槽12.热线风速仪的基本原理中，最为关键的是：参考答案:对流换热13.流动实验中的PLIF是：参考答案:平面激光诱导荧光法14.关于示踪粒子的选用，下列说法正确的是：参考答案:示踪粒子扮演了流体质点的角色15.在清水中测量流动速度时，示踪粒子可以选用：参考答案:空心玻璃球16.关于速度测量，下列说法不正确的是：参考答案:PIV测量的实施需要两个或两个以上的相机17.关于速度测量，下列说法正确的是：参考答案:PIV和LDV都需要示踪粒子18.下列属于国际单位制中规定的7个物理量的单位的是参考答案:米_秒_安培19.与叶片泵振动有关的因素是：参考答案:转速_叶片数_出水室结构_转子部件的支撑方式20.按噪声源的不同，噪声可分为：参考答案:机械噪声_电磁噪声_空气动力噪声21.利用热电偶测温，只要热电偶连接显示仪表的两个接点温度相同，那么仪表的接入对热电势没有影响。

现代流体测试技术2013-2014学年第一学期现代流体测试技术期末试题一、什么是测量，举例说明3种流动显示技术，详述其特征。

详述流动显示中的纹影法、阴影法和干涉法。

1、测量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。

测量是对非量化实物的量化过程。

2、例举三种流动显示技术：静态法中的涂膜法：这是一种比较常用的方法。

这种方法就是在模型或原型表面涂以具有某种特性的涂料，然后置于流动中，根据涂层在试验中出现的图谱，可以分别定性地确定出层流和湍流区、转捩点位置、流动分离区、表面压力和表面温度分布等流动性状。

不同的涂料配方，涂膜法显示原理是不同的，选择涂料要视所显示的流动性状而定。

例如，利用某些涂料在不同条件下的蒸发、升华或溶解度的不同，就可在显示的图谱中区分出层流区和湍流区。

一般观察水流中边界层的转换，可用安息香酸添加对苯二酚、双醋酸醋、红丹粉与铬酸铅粉末等。

在气流中，显示边界层的层流一湍流所用的涂料有轻油，液体石蜡与碳粉或与二氧化氢混合成的涂料、以及混有挥发液的陶土等。

显示温度分布的方法是利用对温度敏感的涂料，如液晶，于已知其颜色是局部温度的函数，因此，根据表面图谱中的颜色分布，就得到物体表面的温度分布。

如果涂了涂料的物体表面在流动中可以变形，但又不影响流动，则流动对物面的不均匀压力分布，使涂层产生一个确定的表面起伏，据此可分析出压力分布的结果。

这种方法最适宜显示马赫波在壁面的反射，所用涂料是碳黑。

动态法中的光学方法：在高速气流中，于可压缩性，无法应用示踪粒子法。

于光学技术的发展，光学测试方法就在实验流体力学中得到十分广泛的应用。

虽然有各种光学方法，但其原理复杂，设备繁多。

光学方法的基本原理可归结为两种:一种是光线通过流场，光的折射率随流体密度而变，其折射偏转量与流场密度分布有关；第二种是受到流场扰动的光线相对于未受扰动的光线，产生相移，这种相移量与流场密度变化有关。

根据这两种关系，可设计出各种装置，对流场进行各种观测。

PLIF光学诊断技术利用流场的某些光学性质来测量流场的参数。

它具有非接触、无干扰或干扰小、响应迅速、分辨率高、信息量大、应用范围广等优点。

激光诱导荧光技术（PLIF）是一种常见的光学诊断方法，它能测量的流场参数包括温度、速度、密度、组分浓度等[1]。

PLIF原理常见的 PLIF 系统实验装置如图所示。

包含激光光源，透镜组，二维探测器，流场实验装置等。

将产生的激光进行整形为片状，将片状光束通过流场，这个过程可以认为是非侵入式的，对流场结构没有影响。

图1. 常见PLIF系统实验装置这里我们使用二能级系统来说明自发辐射荧光过程。

二能级系统示意图如图2所示。

用 E1 和 E2 来表示连个能级的能量，我们假定下能级 E1 的能量小于上能级 E2 的能量。

用n i表示各能级的粒子数，n0表示总粒子数。

对于特定的示踪剂，将选取特定的激光，当激光激发示踪剂时，下能级粒子吸收激光能量，会跃迁到上能级，这个过程称为受激吸收，同时上能级的粒子由于激光的能量也会到下能级，这个过程称为受激发射，分别用W12和W21来表示受激吸收和发射的概率。

同时位于高能级的粒子会向低能级跃迁，这时会以光子的形式产生辐射，进而形成荧光，我们称这一过程为自发发射，用A21来表示跃迁概率。

除粒子受到激光的作用外，粒子与粒子之间也存在相互作用。

由于热运动的存在，低能级的粒子彼此之间会产生碰撞，因此会产生能量转移，使得一部分粒子得到能量跃迁到上能级，这一过程称为碰撞激发；同时，高能级的粒子之间也会产生碰撞发生能量转移，这时位于高能级中失去能量的粒子称为低能级的粒子，这一过程称为碰撞猝灭。

分别用Q12和Q21来表示碰撞激发和碰撞猝灭概率。

在碰撞的过程中，为分子内部的能量转移，这一过程没有荧光光子的产生与吸收。

图2. 二能级系统示意图这里忽略由于激光能量过高而产生的解离现象。

根据二能级系统示意图说明的二能级荧光发射过程，得到二能级的速率方程[2]：dn1dt=−n1(W12+Q12)+n2(W21+A21+Q21)dn2=n2(W12+Q12)−n2(W21+A21+Q21)n0=n1+n2从速率方程出发，一般情况我们忽略碰撞激发速率Q12,最终得到的荧光强度的表达式：S=Eℎc/λσnA21A21+Q21ηΩ4π∆x∆y∆z其中：E—入射激光能量；h—普朗克常量；σ—吸收截面；Ω—空间立体角；∆x∆y∆z—体积微原PLIF技术的研究现状PLIF技术已成功应用于燃烧结构显示与诊断、混合研究、喷雾分析、污染物的扩散等研究领域。

《三角翼前缘涡流动显示实验》实验指导书空气动力学与风洞实验室2007年6月三角翼前缘涡流动显示实验一、实验目的1. 掌握染色流动显示技术的基本原理、应用方法和实验过程中的技术问题。

2. 观察随攻角变化，三角翼前缘涡的形成和结构特征、前缘涡破裂现象和特性，利用所学知识分析实验结果。

二、基本原理流动显示技术是流体力学的两个基本测试手段之一（另一个是定量测量，如测力、测压等）。

流动显示是通过一定的技术手段使绕物体的流动可视化的一种流体力学实验方法。

一方面可以用来验证理论分析和数值模拟的结果，另一方面对无法用理论分析和数值模拟方法进行研究的复杂流动现象，流动显示方法可以得到一些重要结果。

通常水中流动显示结果要比空气中效果好，并且实验技术成熟、易于实施，费用低。

水洞中常用的流动显示技术有氢气泡方法和染色方法等（属于示踪粒子方法），配以激光片光源等辅助手段可以得到很多有意义的细节结果。

染色显示技术选用有色液体作为示踪物质。

色液的物理性质（如比重和运动粘性系数等）要求尽量和水接近以满足跟随性要求。

为了清晰地显示并减少对设备的污染和腐蚀，要求所用色液不易扩散、不易附着于物体，腐蚀性小，流动性好，不易沉淀和透光性小。

常用的色液包括墨水、食品色、高锰酸钾溶液等。

除此之外，染色流动显示实验中要求色液注入速度在大小和方向上应和当地水流一致，尽可能避免对流场产生不适当的影响，如明显的射流等。

绕三角翼的前缘分离涡结构稳定，流动显示效果好。

关于三角翼前缘涡的形成和结构特征、涡破裂等现象既有理论研究价值又有很强的航空航天应用背景。

机翼前缘分离涡可产生非线性涡升力，增大飞机升阻比；另一方面同时伴随有侧向力；旋涡破裂会导致升力迅速下降。

绕大后掠尖前缘三角翼典型流动现象：小攻角时仅出现气泡分离；中等攻角（α=20o～25o）时，形成两个大涡，三角翼表面上存在再附和二次分离现象；大攻角时出现对称涡和非对称涡结构。

α=35 o～40o时，对称涡结构转变为非对称涡结构。

1PIV 技术PIV 技术，粒子跟踪测速技术。

PIV 源于一种瞬态流动平面二维速度场测量技术，其基本原理是在流场中施放合适的示踪粒子，用脉冲激光片光照射所测流场切面区域，通过成像记录系统得到两次或多次曝光的粒子图像，形成PIV 底片；再用光学杨氏条纹法或粒子图像相关等方法逐点处理，获得每一判读点小区中粒子图像的平均位移，由此确定流场切面上多点的二维速度。

2均方误差均方误差也称为标准误差，均方误差的定义为n n i i∑==12δσ3类比方法大自然中有许多相类似的现象，所谓类似是指事物的客观发展过程不同，而描述它们的数学模型形式相同的现象。

因此可以利用那些具有相同的数学微分方程式所表达的物理现象来互相模拟，以揭示所研究物理现象的一些规律。

这种方法就是类比方法。

4虚拟仪器技术虚拟仪器概念在20世纪80年代发源于美国，是计算机和微电子技术迅速发展的产物。

它是指现代计算机技术、通讯技术和测量技术相结合在一起的新型仪器。

从结构上，它包括计算机、应用软件、仪器硬件和接口模块等三部分。

它可以代替传统的测量仪器，如电流表和电压表或者功率表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；又可集成自动控制系统；又可自由构建专用仪器系统。

5电化学分析方法电化学分析方法是利用溶液的电化学性质，包括构成电池的电化学性质和化学性质，通过传感元件—电极，将被测量的气体浓度转换成电学参数的测量分析方式。

6仪器的精确度 仪器精确度也叫精度，它由准确度和精密度综合决定。

准确度的含义是仪器显示值与被测量物理量真值的偏离程度，它反映了测量装置的系统误差大小。

而精密度的含义是仪器测量结果的分散程度。

测量系统准确度高，未必精密度就高。

而精密度才能真正反映仪器的综合性能。

7膜状凝结和珠状凝结当壁面温度低于蒸汽的饱和温度时，在壁面上就会发生凝结现象。

蒸汽释放出汽化潜热，凝结成液体附于壁面上。

当凝结液体能润湿壁面时，凝结液会在壁面上形成一层液膜，这种凝结称为膜状凝结。

新型显示技术及其应用发展趋势近年来，随着科技的不断发展，新型显示技术逐渐得到广泛应用。

从传统的液晶显示技术到LED、OLED、QLED等新型显示技术的发展，人们的视觉享受得到了极大的提升。

本文将介绍新型显示技术及其应用发展趋势。

一、新型显示技术的分类1. 液晶显示技术液晶显示技术是一种被广泛使用的技术，它是通过在液晶材料中施加电压来控制光的传递，从而实现图像的显示。

虽然它已经被广泛应用，但是有些缺陷也不可避免，例如色彩鲜艳度和黑色深度的表现都不如新型显示技术。

2. LED显示技术LED显示技术是通过在LED芯片中通过控制电流的流动，来达到控制灯光的效果。

相对于传统的液晶显示技术，LED显示技术能够达到更高的亮度和更大的色域，在大屏幕显示方面更是具有明显的优越性。

3. OLED显示技术OLED显示技术全称有机发光二极管，它是在不含水银和有害物质的有机材料中进行发光的。

OLED具有更高的色彩鲜艳度和更高的对比度，显示效果更加清晰。

4. QLED显示技术QLED显示技术是量子点发光器（Quantum Dot Light Emitting Diode）的简称，它也是一种新型的显示技术。

量子点可以将电能转化为光信号，具有更高的色彩鲜艳度和相对较低的能耗。

二、新型显示技术在应用中的优势1. 简化设备使用新型显示技术的设备可以更加轻薄便携，这在现在的移动设备上非常重要。

相对于传统的液晶显示技术，OLED技术耗电更少，因此在为设备增加显示功能时能够更有效地利用电量。

2. 提高显示效果相对于传统的显示技术，新型显示技术的色彩鲜艳度和对比度都更加突出。

在观看高清视频或者进行高级图像处理时，这样的显示效果更加逼真，能够更好地展示出原图的效果。

3. 更广阔的适用范围新型显示技术在不同的应用领域都能够取得成功。

例如在医疗领域，OLED技术能够更好地展示CT和MRI扫描结果，提高医生的诊断精度；在游戏领域，LED显示技术能够提供更加逼真的画面和更加流畅的画面变化。

三大显示技术——液晶、等离子、OLED第一章液晶显示——独霸一方1、简介液晶显示器件（LCD）是利用液态晶体的光学各向异性特性，在电场作用下对外照光进行调制而实现显示的。

液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。

它显示图案或字符只需很小能量。

正因为低功耗和小型化使 LCD成为较佳的显示方式。

液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。

2、基本知识液晶的定义液晶是液态晶体的简称。

液晶是指在某一温度范围内，从外观看属于具有流动性的液体，但同时又是具有光学双折射的的晶态。

液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。

前者要溶解在水中或有机溶剂中才显示出液晶状态，而后者则要在一定的温度范围内呈现出液晶状态。

作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。

显示用的液晶都是一些有机化合物，液晶分子的形状呈棒状很像“雪茄烟”。

宽约十分之几纳米，长约数纳米，长度约为宽度的４～８倍，液晶分子有较强的电偶极矩和容易极化的化学团，由于液晶分子间作用力比固体弱，液晶分子容易呈现各种状态，微小的外部能量一—电场、磁场、热能等就能实现各分子状态间的转变，从面引起它的光、电、磁的物理性质发生变化，液晶材料用于显示器件就是利用它的光学性质变化，一般情况下单一液晶材料，即单质液晶满足不了实用显示器件的性能要求，显示器件实际使用的液晶材料都是多种单质液晶的混合体。

液晶的分类热致液晶可分为近晶相、向列相和胆甾相三种类型，如图所示。

近晶相（Smectic Liquid Crystals）液晶分于呈二维有序性，分子排列成层，层内分子长轴相互平行，排列整齐，重心位于同一平面内，其方向可以垂直层面，或与层面成倾斜排列，层的厚度等于分子的长度，各层之间的距离可以变动，分子只能在层内前后、左右滑动，但不能在上下层之间移动。

近晶相液晶的粘度与表面张力都比较大，对外界电、磁、温度等的变化不敏感。