流體測速方法 : PIV系統

PIV概述與原理（粒子圖像測速）

PIV（粒子圖像測速儀）是

PIV（粒子圖像測量）是一種用于測量由激光片定義的平面内的速度分布的成像技術。它廣泛用于各種流體動力學研究。
PIV是應用可以主要二維地顯示速度矢量的可視化方法的測量技術。

片狀激光在很短的時間内連續照射到一定空間内的顆粒兩次，并且通過高靈敏度相機在與激光相同的時間拍攝片材内的範圍，由此連續我們将獲得兩個粒子組圖像。
通過PIV專有算法（互相關）分析該圖像的同一區域（詢問窗口）中的粒子，可以獲得表示速度矢量的二維數據。
PIV還可以通過使用立體拍攝以及二維數據（2D3C）來獲取二維三分量（2D3C）數據。

我們的PIV系統的特點

通過使用Saika Digital Image 開發的Koncerto II專用PIV控制和分析軟件，我們可以完成從相同軟件的測量到分析。
PIV分析算法采用德國航空航天局（DLR）開發的最先進的變形關聯，可實現高精度PIV分析。
可以根據測量對象選擇各種激光器和照相機（高分辨率照相機，高速照相機），并且可以通過Koncerto II進行控制。
可以對各種應用進行PIV測量，例如大規模PIV，時間序列PIV，微PIV，毫米級PIV。

PIV變異

2D-PIV
2D-PIV系統測量照射在激光片上的面内二維速度分量。Frame Straddling允許所有速度範圍。此外，利用最新的PIV分析算法，可以同時準确地分析從低速到高速的各種速度。它兼容各種類型的攝像機和激光設備，可以構建任何類型的PIV系統。

立體-PIV
立體3D-PIV系統使用光片以及傳統的二維PIV系統，并且可以測量光座表面中的三維速度分量。可以說這是同時多點三維測量的最實用的方法，因為可以容易地執行高空間分辨率和高精度測量。

高速采樣PIV
高速采樣PIV系統是一種先進的系統，能夠實現幾千赫茲到幾十千赫茲的高速采樣，這在傳統的PIV技術中是不可能的。憑借最新高速相機的高靈敏度，高速度和高灰度等級，它可用于高速流動和廣域測量。在線兼容每家公司的高速攝像頭。

共聚焦微型PIV
在微PIV中定義Z方向分辨率時，不使用焦深，而是使用測量深度的概念。這是粒子圖像的光強度似乎足以影響速度測量的範圍，并且通常比DOF厚得多。聚焦掃描Micro PIV可以在微流體中實現高精度測量，因為MD可以做得很薄，因為它在MD區域隻包含一個速度分量。

探針PIV系統
探頭PIV是3D-PIV系統，其中兩個攝像機安裝在BOX中，激光器和攝像機通過用光纖傳輸激光器而集成。無需像普通的3D-PIV系統那樣調整Shine Flag·焦點調整，激光片調整，用戶校準。另外，由于在維護期間執行校準，因此不需要用戶進行校準。

皮影圖形PIV
通過陰影圖法（陰影圖）拍攝氣泡流并進行PIV分析，可以掌握流動條件。從樣品的背面照射高亮度光源，并且将由漫射器漫射的光施加到樣品上，并且拍攝由此産生的陰影以捕獲氣泡和細顆粒以獲得顆粒尺寸信息以及關于該樣品的信息。流速分布可以獲得。

2D-PIV和立體3D-PIV數據格式

兩個PIV結果都是相同的流程; 從100 mm x 100 mm方形噴嘴自由噴射。 2D-PIV數據上的虛線對應於立體3D-PIV的測量平面。

2D2C (2 Dimensions 2 Components)

2D3C (2 Dimensions 3 Components)

軟件“Koncerto”

Koncerto系列是一個集成的PIV軟件，結合了高級系統控制性能和先進的分析功能。它支持各種測量攝像機，激光器和外圍設備，它被設計為PIV和PLIF等激光測量和成像測量平台。
我們支持各種測量相機，激光器和外圍設備，它被設計為激光測量和成像測量的平台，如PIV和PLIF。
算法包括德國航空航天局（DLR）開發的最先進的變形相關性以及能夠精确分析周期性的時間序列PIV，并且還具有時間插值函數PIV算法，SAT-PTV消除了影響沒有使用微型PIV進行時間平均的布朗運動，并且還可以進行時間序列分析。

它是一種可以支持各種成像測量的結構，包括PIV分析和PLIF分析
可以控制各種類型的相機，包括高靈敏度相機和高速相機。
結合雙相關和相位濾波器等的複雜處理。通過中心差分方法對所有圖像變形矩陣執行。它是一種高性能算法，能夠進行高速處理。
時間序列PIV配備FD4相關性
配備微型PIV的SAT-PTV算法
配備PIV圖像相位濾鏡
在Koncerto II中，由LAN連接的多台PC的分布式處理功能作為選項準備。
自動分析功能（分割功能）
自動校正功能（選項）這是一項保證高精度的功能，需要非常小的測量，例如超高速流量和高速流量的分鐘刻度。

PIV原理

PIV是所謂的飛行時間（TOF）測量技術之一。PIV的基本原理是使用激光光闆照射流場，該流場接種有小顆粒以顯示待測量的流動。雙脈沖YAG激光器和雙快門相機同步記錄兩個粒子圖像，時間間隔非常短，通常小于100 us。

框架跨騎（連續拍攝）

PIV需要兩個粒子圖像，時間間隔非常短，通常小于100微秒。幀跨越技術能夠記錄兩個圖像，時間間隔低至100納秒。雙脈沖激光和雙快門相機由定時控制器同步。由于雙脈沖激光器具有兩個可以獨立操作的激光頭，實際限制是雙快門相機兩幀之間的死區時間長度。

位移和速度評估

成功記錄圖像後，下一步是PIV分析。圖像被分成小的搜索區域，通常為32×32像素。這些小搜索區域稱為詢問窗口。對兩個圖像的這些詢問窗口應用互相關以獲得每個詢問窗口的相關平面。兩個圖像中的詢問窗口的位置是相同的（在标準FFT互相關中，詢問窗口在高級算法中被移位）。然後應用峰值檢測和位移評估以獲得每個詢問窗口中的主要位移。由于流中像素的大小和兩個圖像之間的時間間隔是已知的，因此可以計算速度。流中像素的大小由簡單的速度校準确定。