Анемометрия по изображениям частиц (PIV)

Раса Андишан Моудж Пардаз — один из первых производителей камер для анемометрии по изображениям частиц (PIV) в Иране.

Анемометрия по изображениям частиц (PIV) — метод измерения поля скоростей жидкости. Механизм этого метода очень прост, но используемое оборудование зачастую очень дорогое. В PIV сначала испускается лазерный луч. Специальные линзы формируют из этого света плоский лист (рис. 1), который освещает область внутри жидкости. В жидкость в подходящей концентрации введены частицы, отмечающие положения. Путём захвата двух последовательных изображений цифровой камерой и их передачи на компьютер изображения сохраняются. Затем численный алгоритм сравнивает два изображения и определяет смещение частиц. В простейшей схеме с одной камерой в освещённой плоскости можно измерить две компоненты скорости потока. На рис. 2 показан пример такого эксперимента по измерению скорости распыла.

У этого метода есть преимущества и недостатки. Первое преимущество — бесконтактное измерение скорости, тогда как такие методы, как термоанемометр и трубка Пито, возмущают поток жидкости. Если подобрать частицы, свойства которых максимально близки к свойствам исследуемой жидкости, метод очень мало влияет на поток. Второе преимущество — измерение всего поля потока в один момент времени. При использовании термоанемометра или трубки Пито приходится перемещать весь измерительный прибор по потоку, и в нестационарном потоке это становится проблемой. Кроме того, при использовании быстрой камеры можно наблюдать высокоскоростные явления в жидкости. Метод даёт двумерное поле скоростей, а с помощью других методов можно получить и трёхмерные поля скоростей.

Помимо этих преимуществ, у анемометрии по изображениям частиц есть и недостатки. Один из них — добавление частиц в жидкость. Эти частицы никогда не следуют картине течения жидкости идеально. Добавленные частицы могут также изменять свойства исследуемой жидкости. При использовании только одной камеры невозможно зафиксировать картину течения явлений с трёхмерным потоком; в этом случае трёхмерный поток вносит погрешности в результаты эксперимента. Метод измеряет среднюю скорость потока. Ещё один недостаток — добавленные частицы могут выходить из лазерного листа и вызывать погрешности в результатах.

Какая камера подходит для PIV?

В PIV камера делает два последовательных снимка освещённых частиц. Точная синхронизация камеры с лазерным импульсом в этом методе обязательна. Все камеры Раса Андишан поддерживают внешний запуск, что позволяет синхронизировать съёмку с источником света.

В отличие от линейных камер, матричные камеры в каждом кадре формируют полное изображение поля зрения. Поэтому они подходят для сравнения двух последовательных изображений. Матричные камеры Раса Андишан выпускаются с интерфейсами USB2 и USB3. Различные модели смотрите на странице Камера для обработки изображений . Для дополнительного чтения см. статью «Анемометрия по изображениям частиц» в Википедии.