Vélocimétrie par images de particules (PIV)

Rassa Andichane Moudj Pardaz est l'un des premiers fabricants de caméras de vélocimétrie par images de particules (PIV) en Iran.

La vélocimétrie par images de particules (PIV) est une méthode de mesure du champ de vitesse d'un fluide. Son principe est très simple, mais l'équipement qu'elle utilise est souvent très coûteux. En PIV, on tire d'abord un faisceau laser. Des lentilles spéciales mettent cette lumière en forme de nappe (figure 1), et cette nappe lumineuse éclaire une région du fluide. Le fluide contient des particules injectées à une concentration adaptée pour marquer les positions. En capturant deux images consécutives avec une caméra numérique et en les envoyant à un ordinateur, on enregistre les images. Un algorithme numérique compare ensuite les deux images pour déterminer le déplacement des particules. Dans la configuration la plus simple, avec une seule caméra, on peut mesurer deux composantes de la vitesse de l'écoulement dans le plan éclairé. La figure 2 montre un exemple de cette expérience pour mesurer la vitesse d'un jet pulvérisé.

Cette méthode présente des avantages et des inconvénients. Son premier avantage est une mesure de vitesse non intrusive, alors que des méthodes comme le fil chaud et le tube de Pitot perturbent l'écoulement. Si vous choisissez des particules dont les propriétés sont aussi proches que possible de celles du fluide étudié, cette méthode interfère très peu avec l'écoulement. Son deuxième avantage est qu'elle mesure tout le champ d'écoulement à un instant donné. Avec le fil chaud ou le tube de Pitot, il faut déplacer tout le dispositif de mesure dans l'écoulement, ce qui pose problème si l'écoulement est instationnaire. Par ailleurs, si la caméra utilisée est rapide, vous pouvez observer des phénomènes à grande vitesse dans le fluide. Cette méthode fournit un champ de vitesse 2D, et d'autres méthodes permettent d'obtenir des champs de vitesse 3D.

Outre ces avantages, la vélocimétrie par images de particules présente aussi des inconvénients. L'un d'eux est l'ajout de particules au fluide. Ces particules ne suivent jamais parfaitement l'écoulement du fluide et peuvent aussi modifier les propriétés du fluide étudié. Avec une seule caméra, vous ne pouvez pas saisir l'écoulement de phénomènes tridimensionnels ; l'écoulement 3D introduit alors des erreurs dans les résultats. Cette méthode mesure la vitesse moyenne de l'écoulement. Autre inconvénient : les particules ajoutées peuvent sortir de la nappe laser et fausser les résultats.

Quelle caméra convient à la PIV ?

En PIV, la caméra prend deux images consécutives de particules éclairées. Une synchronisation précise entre la caméra et l'impulsion laser est essentielle. Toutes les caméras Rassa Andichane prennent en charge le déclenchement externe, ce qui permet de synchroniser l'acquisition avec la source lumineuse.

Contrairement aux caméras linéaires, les caméras matricielles construisent une image complète du champ de vision à chaque trame. C'est pourquoi elles conviennent à la comparaison de deux images consécutives. Les caméras matricielles Rassa Andichane couvrent les interfaces USB2 et USB3. Découvrez les différents modèles sur la Caméra de traitement d’image page. Pour aller plus loin, consultez l' article Vélocimétrie par images de particules sur Wikipédia.