粒子圖像測速儀的系統(tǒng)組成

來源：四川物科光學(xué)精密機(jī)械有限公司 2025年03月17日 13:23

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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