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Particle Image Velocimetry (PIV)
Rasa Andischan Moudsch Pardas ist einer der ersten Hersteller von Kameras für Particle Image Velocimetry (PIV) im Iran.
Particle Image Velocimetry (PIV) ist ein Verfahren zur Messung des Geschwindigkeitsfelds eines Fluids. Das Prinzip ist sehr einfach, doch die eingesetzte Ausrüstung ist oft sehr teuer. Bei PIV wird zunächst ein Laserstrahl ausgesendet. Spezielle Linsen formen dieses Licht zu einem Lichtschnitt (Abbildung 1), der einen Bereich im Fluid beleuchtet. Das Fluid enthält Partikel, die in geeigneter Konzentration eingebracht wurden, um Positionen zu markieren. Durch die Aufnahme von zwei aufeinanderfolgenden Bildern mit einer Digitalkamera und deren Übertragung an einen Computer werden die Bilder gespeichert. Ein numerischer Algorithmus vergleicht dann die beiden Bilder, um die Verschiebung der Partikel zu bestimmen. Im einfachsten Aufbau mit einer einzigen Kamera lassen sich zwei Geschwindigkeitskomponenten der Strömung in der beleuchteten Ebene messen. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel dieses Experiments zur Messung der Geschwindigkeit eines Sprühstrahls.
Dieses Verfahren hat Vor- und Nachteile. Sein erster Vorteil ist die berührungslose Geschwindigkeitsmessung, während Verfahren wie Hitzdraht und Pitotrohr die Strömung stören. Wählen Sie Partikel, deren Eigenschaften denen des Testfluids möglichst nahekommen, greift dieses Verfahren nur sehr wenig in die Strömung ein. Sein zweiter Vorteil ist, dass es das gesamte Strömungsfeld in einem einzigen Augenblick erfasst. Bei Hitzdraht- oder Pitotrohr-Verfahren müssen Sie das gesamte Messgerät durch die Strömung bewegen, was bei instationären Strömungen zum Problem wird. Ist die verwendete Kamera zudem schnell, können Sie Hochgeschwindigkeitsvorgänge im Fluid beobachten. Das Verfahren liefert ein 2D-Geschwindigkeitsfeld; mit anderen Verfahren lassen sich auch 3D-Geschwindigkeitsfelder gewinnen.
Neben diesen Vorteilen hat Particle Image Velocimetry auch Nachteile. Einer davon ist, dass dem Fluid Partikel zugesetzt werden. Diese Partikel folgen dem Strömungsmuster des Fluids nie perfekt und können zudem die Eigenschaften des Testfluids verändern. Mit nur einer Kamera lässt sich das Strömungsmuster von Vorgängen mit 3D-Strömung nicht erfassen; die 3D-Strömung verursacht dann Fehler in den Testergebnissen. Das Verfahren misst die mittlere Strömungsgeschwindigkeit. Ein weiterer Nachteil ist, dass die zugesetzten Partikel den Laserlichtschnitt verlassen und so Fehler in den Testergebnissen verursachen können.
Bei PIV nimmt die Kamera zwei aufeinanderfolgende Bilder der beleuchteten Partikel auf. Eine präzise Synchronisation zwischen Kamera und Laserpuls ist bei diesem Verfahren unerlässlich. Alle Kameras von Rasa Andischan unterstützen externe Triggerung. So können Sie die Bildaufnahme mit der Lichtquelle synchronisieren.
Anders als Zeilenkameras erzeugen Flächenkameras in jedem Bild ein vollständiges Abbild des Sichtfelds. Deshalb eignen sie sich für den Vergleich zweier aufeinanderfolgender Bilder. Die Flächenkameras von Rasa Andischan decken sowohl USB2- als auch USB3-Schnittstellen ab. Die verschiedenen Modelle finden Sie auf der Seite Kamera für die Bildverarbeitung . Weiterführende Informationen bietet der Wikipedia-Artikel zur Particle Image Velocimetry.