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技術(shù)文章

粒子圖像測速儀的系統(tǒng)組成

技術(shù)文章
粒子圖像測速儀(PIV)是一種基于光學(xué)原理的非接觸式流場測量技術(shù),能夠瞬時(shí)獲取流體運(yùn)動(dòng)的二維或三維速度場。其核心優(yōu)勢在于全場測量、高分辨率、無干擾,廣泛應(yīng)用于流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、燃燒診斷等領(lǐng)域。
 
PIV技術(shù)通過光學(xué)手段實(shí)現(xiàn)了流場的瞬時(shí)全場測量,為復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象提供了特殊的觀測視角。其非侵入性、高空間分辨率和動(dòng)態(tài)范圍使其在基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用中具有良好的優(yōu)勢。
 
一、系統(tǒng)組成
 
1.激光器:
脈沖式激光器(如Nd:YAG,波長532nm)產(chǎn)生高能量片光。
雙脈沖激光(Δt可調(diào),通常1μs-1ms)。
2.相機(jī):
高分辨率CMOS/CCD相機(jī)(幀率≥1kHz,分辨率2048×2048)。
跨幀技術(shù)(跨幀時(shí)間Δt匹配流動(dòng)速度)。
3.同步器:
控制激光脈沖與相機(jī)曝光的時(shí)序同步。
4.示蹤粒子:
直徑1-10μm,密度與流體接近(斯托克斯數(shù)St≤0.1)。
熒光粒子(增強(qiáng)信噪比)或空心玻璃微珠。
 
二、操作注意事項(xiàng)
 
1.粒子選擇:
粒子跟隨性(密度比ρ_p/ρ_f≈1)。
粒子濃度:每查詢窗口5-10個(gè)粒子(避免重疊或稀疏)。
2.光學(xué)布置:
片光厚度<1mm(減少三維效應(yīng))。
避免反光/折射(如使用消光涂層、折射率匹配液)。
3.圖像處理:
多網(wǎng)格迭代(從粗到精提高精度)。
畸變校正(相機(jī)鏡頭、激光片光非均勻性)。

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