粒子图像测速仪的系统组成

来源：四川物科光学精密机械有限公司 2025年03月17日 13:23

粒子图像测速仪（PIV）是一种基于光学原理的非接触式流场测量技术，能够瞬时获取流体运动的二维或三维速度场。其核心优势在于全场测量、高分辨率、无干扰，广泛应用于流体力学、空气动力学、燃烧诊断等领域。

PIV技术通过光学手段实现了流场的瞬时全场测量，为复杂流动现象提供了特殊的观测视角。其非侵入性、高空间分辨率和动态范围使其在基础研究和工程应用中具有良好的优势。

一、系统组成

1.激光器：

脉冲式激光器（如Nd:YAG，波长532nm）产生高能量片光。

双脉冲激光（Δt可调，通常1μs-1ms）。

2.相机：

高分辨率CMOS/CCD相机（帧率≥1kHz，分辨率2048×2048）。

跨帧技术（跨帧时间Δt匹配流动速度）。

3.同步器：

控制激光脉冲与相机曝光的时序同步。

4.示踪粒子：

直径1-10μm，密度与流体接近（斯托克斯数St≤0.1）。

荧光粒子（增强信噪比）或空心玻璃微珠。

二、操作注意事项

1.粒子选择：

粒子跟随性（密度比ρ_p/ρ_f≈1）。

粒子浓度：每查询窗口5-10个粒子（避免重叠或稀疏）。

2.光学布置：

片光厚度＜1mm（减少三维效应）。

避免反光/折射（如使用消光涂层、折射率匹配液）。

3.图像处理：

多网格迭代（从粗到精提高精度）。

畸变校正（相机镜头、激光片光非均匀性）。

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