流体测速方法 : PIV系统

PIV概述与原理（粒子图像测速）

PIV（粒子图像测速仪）是

PIV（粒子图像测量）是一种用于测量由激光片定义的平面内的速度分布的成像技术。它广泛用于各种流体动力学研究。
PIV是应用可以主要二维地显示速度矢量的可视化方法的测量技术。

片状激光在很短的时间内连续照射到一定空间内的颗粒两次，并且通过高灵敏度相机在与激光相同的时间拍摄片材内的范围，由此连续我们将获得两个粒子组图像。
通过PIV专有算法（互相关）分析该图像的同一区域（询问窗口）中的粒子，可以获得表示速度矢量的二维数据。
PIV还可以通过使用立体拍摄以及二维数据（2D3C）来获取二维三分量（2D3C）数据。

我们的PIV系统的特点

通过使用Saika Digital Image 开发的Koncerto II专用PIV控制和分析软件，我们可以完成从相同软件的测量到分析。
PIV分析算法采用德国航空航天局（DLR）开发的最先进的变形关联，可实现高精度PIV分析。
可以根据测量对象选择各种激光器和照相机（高分辨率照相机，高速照相机），并且可以通过Koncerto II进行控制。
可以对各种应用进行PIV测量，例如大规模PIV，时间序列PIV，微PIV，毫米级PIV。

PIV变异

2D-PIV
2D-PIV系统测量照射在激光片上的面内二维速度分量。Frame Straddling允许所有速度范围。此外，利用最新的PIV分析算法，可以同时准确地分析从低速到高速的各种速度。它兼容各种类型的摄像机和激光设备，可以构建任何类型的PIV系统。

立体-PIV
立体3D-PIV系统使用光片以及传统的二维PIV系统，并且可以测量光座表面中的三维速度分量。可以说这是同时多点三维测量的最实用的方法，因为可以容易地执行高空间分辨率和高精度测量。

高速采样PIV
高速采样PIV系统是一种先进的系统，能够实现几千赫兹到几十千赫兹的高速采样，这在传统的PIV技术中是不可能的。凭借最新高速相机的高灵敏度，高速度和高灰度等级，它可用于高速流动和广域测量。在线兼容每家公司的高速摄像头。

共聚焦微型PIV
在微PIV中定义Z方向分辨率时，不使用焦深，而是使用测量深度的概念。这是粒子图像的光强度似乎足以影响速度测量的范围，并且通常比DOF厚得多。聚焦扫描Micro PIV可以在微流体中实现高精度测量，因为MD可以做得很薄，因为它在MD区域只包含一个速度分量。

探针PIV系统
探头PIV是3D-PIV系统，其中两个摄像机安装在BOX中，激光器和摄像机通过用光纤传输激光器而集成。无需像普通的3D-PIV系统那样调整Shine Flag·焦点调整，激光片调整，用户校准。另外，由于在维护期间执行校准，因此不需要用户进行校准。

皮影图形PIV
通过阴影图法（阴影图）拍摄气泡流并进行PIV分析，可以掌握流动条件。从样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样品上，并且拍摄由此产生的阴影以捕获气泡和细颗粒以获得颗粒尺寸信息以及关于该样品的信息。流速分布可以获得。

2D-PIV和立体3D-PIV数据格式

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)

软件“Koncerto”

Koncerto系列是一个集成的PIV软件，结合了高级系统控制性能和先进的分析功能。它支持各种测量摄像机，激光器和外围设备，它被设计为PIV和PLIF等激光测量和成像测量平台。
我们支持各种测量相机，激光器和外围设备，它被设计为激光测量和成像测量的平台，如PIV和PLIF。
算法包括德国航空航天局（DLR）开发的最先进的变形相关性以及能够精确分析周期性的时间序列PIV，并且还具有时间插值函数PIV算法，SAT-PTV消除了影响没有使用微型PIV进行时间平均的布朗运动，并且还可以进行时间序列分析。

它是一种可以支持各种成像测量的结构，包括PIV分析和PLIF分析
可以控制各种类型的相机，包括高灵敏度相机和高速相机。
结合双相关和相位滤波器等的复杂处理。通过中心差分方法对所有图像变形矩阵执行。它是一种高性能算法，能够进行高速处理。
时间序列PIV配备FD4相关性
配备微型PIV的SAT-PTV算法
配备PIV图像相位滤镜
在Koncerto II中，由LAN连接的多台PC的分布式处理功能作为选项准备。
自动分析功能（分割功能）
自动校正功能（选项）这是一项保证高精度的功能，需要非常小的测量，例如超高速流量和高速流量的分钟刻度。

PIV原理

PIV是所谓的飞行时间（TOF）测量技术之一。PIV的基本原理是使用激光光板照射流场，该流场接种有小颗粒以显示待测量的流动。双脉冲YAG激光器和双快门相机同步记录两个粒子图像，时间间隔非常短，通常小于100 us。

框架跨骑（连续拍摄）

PIV需要两个粒子图像，时间间隔非常短，通常小于100微秒。帧跨越技术能够记录两个图像，时间间隔低至100纳秒。双脉冲激光和双快门相机由定时控制器同步。由于双脉冲激光器具有两个可以独立操作的激光头，实际限制是双快门相机两帧之间的死区时间长度。

位移和速度评估

成功记录图像后，下一步是PIV分析。图像被分成小的搜索区域，通常为32×32像素。这些小搜索区域称为询问窗口。对两个图像的这些询问窗口应用互相关以获得每个询问窗口的相关平面。两个图像中的询问窗口的位置是相同的（在标准FFT互相关中，询问窗口在高级算法中被移位）。然后应用峰值检测和位移评估以获得每个询问窗口中的主要位移。由于流中像素的大小和两个图像之间的时间间隔是已知的，因此可以计算速度。流中像素的大小由简单的速度校准确定。