پرش به محتوای اصلی
طراح و سازنده تجهیزات پیشرفته تصویربرداری
شنبه ۱۸ مهر ۱۴۰۵

مقاله

سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV)

rahni

رسااندیشان موج پرداز از نخستین سازندگان دوربین‌های سرعت‌سنجی تصویری ذرات یا PIV Camera در کشور است.

سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) یکی از روش‌های اندازه‌گیری میدان سرعت سیال است. مکانیزم سرعت‌سنجی تصویری ذرات بسیار ساده است. اما تجهیزات آن اغلب بسیار گران‌قیمت است. در روش PIV ابتدا نور لیزر تابانده می‌شود. لنزهای مخصوص این نور را به صورت یک صفحه درمی‌آورند (شکل ۱) و این صفحه نور، ناحیه‌ای درون سیال را روشن می‌کند. برای مشخص کردن موقعیت، ذراتی با غلظت مناسب به درون سیال تزریق شده‌اند. با گرفتن دو عکس متوالی با دوربین دیجیتال و ارسال آن‌ها به کامپیوتر عکس‌ها ذخیره می‌شوند. سپس یک الگوریتم عددی این دو عکس را مقایسه می‌کند و میزان جابه‌جایی ذرات را تعیین می‌کند. در ساده‌ترین روش که از یک دوربین استفاده می‌شود، می‌توان دو مؤلفه سرعت جریان را در یک صفحه نوردهی‌شده اندازه‌گیری کرد. شکل ۲ نمونه‌ای از این آزمایش را برای سرعت‌سنجی اسپری نشان می‌دهد.

سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV)

این روش دارای مزایا و معایبی است. اولین مزیت این روش، سرعت‌سنجی غیرمخرب است، در حالی‌که روش‌هایی مثل سیم داغ و لوله پیتوت در جریان سیال اختلال ایجاد می‌کنند. با انتخاب مناسب ذرات، به‌گونه‌ای که خواص آن‌ها تا حد امکان شبیه خواص سیال مورد آزمایش باشد، این روش تداخل بسیار کمی در جریان سیال ایجاد می‌کند. دومین مزیت این روش این است که کل جریان سیال را در یک لحظه محاسبه می‌کند. اما در روش‌های سیم داغ یا لوله پیتوت باید کل وسیله سرعت‌سنجی را در جریان سیال جابه‌جا کنیم. اگر جریان ناپایدار باشد، این کار مشکل‌ساز خواهد بود. همچنین اگر سرعت دوربین مورد استفاده بالا باشد، می‌توان پدیده‌های پرسرعت را در سیال مشاهده کرد. این روش یک میدان سرعت دوبعدی به دست می‌دهد و با به کار بردن روش‌های دیگر می‌توان میدان‌های سرعت سه‌بعدی را نیز به دست آورد.

علاوه بر مزایای ذکرشده، روش سرعت‌سنجی ذرات معایبی هم دارد. مثلاً در این روش ذراتی به داخل سیال اضافه می‌شود. این ذرات به هر حال به‌طور کامل از الگوی جریان سیال پیروی نمی‌کنند. همچنین ذرات اضافه‌شده ممکن است خواص سیال مورد آزمایش را تغییر دهند. اگر فقط از یک دوربین استفاده کنید، الگوی جریان سیال را در پدیده‌هایی که جریان سه‌بعدی دارند نمی‌توانید به دست آورید. در این حالت، جریان‌های سه‌بعدی باعث بروز خطا در نتایج آزمایش می‌شوند. در این روش سرعت متوسط جریان سیال اندازه‌گیری می‌شود. عیب دیگر این روش این است که ذرات اضافه‌شده ممکن است از صفحه لیزر خارج شوند و در نتایج آزمایش خطا ایجاد کنند.

چیدمان سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) با نور لیزر و دوربین

کدام دوربین برای PIV مناسب است؟

در PIV، دوربین دو تصویر متوالی از ذرات روشن‌شده می‌گیرد. هم‌زمانی دقیق دوربین با پالس لیزر در این روش اهمیت زیادی دارد. تمامی دوربین‌های رسااندیشان قابلیت تریگر خارجی دارند. به این ترتیب شما می‌توانید تصویربرداری را با منبع نور هماهنگ کنید.

دوربین‌های ناحیه‌ای برخلاف دوربین‌های خطی در هر فریم تصویر کاملی از میدان دید می‌سازند. به همین دلیل برای مقایسه‌ی دو تصویر متوالی مناسب هستند. دوربین‌های دوبعدی رسااندیشان اینترفیس‌های USB2 و USB3 را پوشش می‌دهند. مدل‌های مختلف را در صفحه‌ی دوربین پردازش تصویر ببینید. برای مطالعه‌ی بیشتر، مقاله‌ی سرعت‌سنجی تصویری ذرات در ویکی‌پدیا را بخوانید.

همکاری‌ها

سازمان‌ها، دانشگاه‌ها، صنایع و شرکت‌هایی که از محصولات ما استفاده کرده‌اند

  • هدایت هوشمند نوژن سپهر