Ein PIV-System (Particle Image Velocimetry-Messsystem) ist eine nicht intrusive laser basierte Technik, die momentane Geschwindigkeit vektor felder in Flüssigkeiten mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung bereitstellt.
Revealer PIV-Messsysteme integrieren Hoch geschwindigkeit kameras, Laser, Synchron isations steuerungen und unsere selbst entwickelte RFlow-Software, um genaue 2D-, 3D-und zeit aufgelöste Fluss daten bereit zustellen. Unabhängig davon, ob Sie Stereo PIV für die Geschwindigkeit außerhalb der Ebene, Tomo graphic PIV für die volumet rische Messung oder Micro PIV für mikro fluid ische Strömungen benötigen, bieten unsere Systeme eine hervorragende Synchron isation und eine CUDA-beschleunigte Verarbeitung. und Selbst kalibrierung stech no logie.
Volumet rische Velocimetrie in Kombination mit laser induzierter Fluoreszenz (LIF) liefert eine hohe Rekonstruktion genauigkeit-optimiert für Strömungs mechanik, Luft-und Raumfahrt anwendungen, Forschung und Entwicklung im Automobil bereich, thermische Wissenschaften und verwandte Bereiche. Die PIV-Systeme von Revealer liefern hochpräzise, nicht intrusive Durchfluss feld daten für die PIV-Messung. Unsere vollständig integrierten Lösungen-von Hoch geschwindigkeit kameras und Lasern bis hin zu proprietärer RFlow-Software-gewährleisten einen nahtlosen Betrieb und zuverlässige Ergebnisse sowohl für Grundlagen forschung als auch für industrielle Anwendungen.
Das Arbeits prinzip eines PIV-Systems ist unkompliziert, aber technisch anspruchs voll:
Seeding-Winzige Tracer-Partikel (normaler weise 1-10 μm), die dem Fluss treu folgen, werden in die Flüssigkeit eingeführt.
Beleuchtung-Ein dünnes Laser blatt (oder mehrere Blätter für 3D) beleuchtet die Partikel im Messbereich.
Bildaufnahme-Mit dem Laser synchron isierte Hoch geschwindigkeit kameras erfassen zwei oder mehr Bilder in extrem kurzen Zei tinter vallen (Mikros kunden bis Millisekunden).
Kreuz korrelation analyze-Die Software unterteilt die Bilder in kleine Abfrage fenster und berechnet die durchschnitt liche Partikel verschiebung in jedem Fenster mithilfe fortschritt licher Kreuz korrelation algorithmen.
Geschwindigkeit berechnung-Die Verschiebung geteilt durch das bekannte Zei tinte rvall gibt den Geschwindigkeit vektor an jedem Punkt an und erzeugt ein detailliertes 2D-oder 3D-Geschwindigkeitsfeld.
2 D2C PIV-Planare Standard messung (zwei Geschwindigkeit komponenten in einer Ebene)
Stereo PIV (2 D3C)-Misst drei Geschwindigkeit komponenten in einer Ebene mit zwei Kameras
Tomo grafisches PIV (Tomo-PIV / 3 D3C)-Wahre volumet rische Geschwindigkeit messung mit mehreren Kameras
Zeit auflösungen PIV-PIV mit hoher Frame rate für instabile und turbulente Strömungen
Mikro-PIV-Mikros kalige Durchfluss messung in Mikro fluidik und Lab-on-Chip-Geräten
Revealer PIV-Systeme kombinieren unsere wissenschaft lichen Hoch geschwindigkeit kameras, Hoch leistungs laser, präzise Synchron isations hardware und selbst entwickelte RFlow-Software mit CUDA-Beschleunigung, um schnell und präzise zu liefern. und benutzer freundliche Flow-Feld daten.
Diese berührungs lose Vollfeld mess fähigkeit macht das PIV-System für die Untersuchung komplexer Strömungen in den Bereichen Verbrennung, Aerodynamik, Mikro fluidik, Ozean technik und vielen anderen Bereichen unverzicht bar.
Das Revealer Micro Particle Image Velocimetry (PIV)-System kombiniert eine Hoch geschwindigkeit kamera, einen Laser, einen Lichtleiter arm, eine Workstation, eine optionale Linse mit hoher Vergrößerung, ein optionales Invertiert fluoreszenz mikroskop und eine RFlow-Software. Es ermöglicht die Echtzeit messung von mikro fluid ischen Strömungs feldern in Mikro kanälen.
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Das Revealer Tomo graphic Particle Image Velocimetry (PIV)-System zur 3D-Durchfluss messung umfasst 4 Hoch geschwindigkeits-oder hoch auflösende Kameras, einen Laser, eine Synchron isations steuerung und eine RFlow-Software. Es ermöglicht die Echtzeit messung aller drei Geschwindigkeit komponenten an jedem Punkt innerhalb eines 3D-Volumes.
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Revealer Stereo Particle Image Velocimetry (PIV) System ist eine verbesserte Version des planaren PIV-Systems. Es verfügt über 2 Hoch geschwindigkeit kameras, einen Laser, eine Synchron isations steuerung und eine RFlow-Software, mit der entweder die Geschwindigkeit komponente außerhalb der Ebene berechnet werden kann (senkrecht zur Messe bene). oder Geschwindigkeit komponenten in der Ebene.
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Das Revealer 2 D2C Particle Image Velocimetry (PIV)-System umfasst eine einzelne Hoch geschwindigkeit kamera, einen Laser, einen Synchron isations controller und eine RFlow-Software. Es ermöglicht die Berechnung von 2D-Zweikomponenten-Geschwindigkeit felddaten innerhalb der Messa bene.
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Das Revealer Educational Particle Image Velocimetry (PIV) System wurde auf der Grundlage des PIV-Prinzips für Unterrichts experimente für Studenten entwickelt. Diese All-in-One-Lösung umfasst einen Kreislauf wasserkanal mit Standard-Tragflächen und Hindernissen für zylindrischen Bluff-Körper, eine CMOS-Kamera, einen kontinuier lichen Laser und eine RFlow-Software zur Visual isierung und Messung von Durchfluss feld.
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Die PIV-Frame-Straddling-Kamera G2100M ist eine 21-Megapixel-Kamera mit ultra hoher Auflösung und wissenschaft licher Qualität, die für die Durchfluss feld messung entwickelt wurde. Es unterstützt synchron isiertes Schießen mit Standard lasern und erfasst hochwertige Partikel bilder mit Präzision.
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Um die sich schnell bewegende Fluiddynamik mit hoher Präzision zu erfassen, ist die Integration eines PIV-Systems und von Hoch geschwindigkeit kameras unerlässlich. Die PIV-Technik (Particle Image Velocimetry) beruht auf der Fähigkeit der Kamera, die Bewegung von Samen partikeln in Mikros kunden intervallen einzufrieren und visuelle Daten in genaue Geschwindigkeit felder zu übersetzen.
1. Synchron isierte Hoch geschwindigkeit erfassung
Der Kern eines leistungs starken PIV-Systems ist die Synchron isation zwischen der gepulsten Laser quelle und dem Kameras ensor. ModernHoch geschwindigkeit kamerasBieten den für PIV erforderlichen "Double-Frame"-Modus an, der die Aufnahme von zwei aufeinander folgenden Bildern mit einer minimalen Inter-Frame-Zeit (Δt) ermöglicht, die für die Messung von Hoch geschwindigkeit strömen entscheidend ist.
2. Verbesserte räumliche und zeitliche Auflösung
Die Integration einer profession ellen Hoch geschwindigkeit kamera stellt sicher, dass das PIV-System Folgendes erreichen kann:
Hohe Bildraten: Erfassung transienter Durchfluss phänomene, die Standards ensoren übersehen.
Geräuscharm und hohe Empfindlichkeit: Für die Erkennung kleiner Tracer-Partikel in Laserblatt-Umgebungen bei schlechten Licht verhältnissen von entscheidender Bedeutung.
Großer interner Speicher: Ermöglicht die Langzeit aufzeichnung komplexer aero dynamischer oder hydro dynamischer Experimente.
3. Schlüssel integrations parameter
Für einen nahtlosen PIV-Workflow sind folgende technische Synergien erforderlich:
| Feature | Voraussetzung für die Integration des PIV-Systems |
| Kamera-Schnitts telle | GigE Vision oder CoaXPress für die Daten übertragung in Echtzeit |
| Auslösung | Externe TTL-Synchron isation mit Laser impuls |
| Belichtung szeit | Fähigkeit von Sub-Mikros kunden zur Beseitigung von Bewegungsunschärfe |
| Software-Kompatibilität | Direkte SDK-Integration für automat isierte Bild verarbeitung |
Durch die Kombination unseres fortschritt lichen PIV-Systems mit einer speziellen Hoch geschwindigkeit kamera können Forscher komplexe Turbulenzen und laminare Strömungen mit beispielloser Klarheit visual isieren.
Für Flüssigkeits strömungs felder: Wählen Sie Tracer-Partikel mit einer der Flüssigkeit ähnlichen Dichte und Partikel größe, wie z. B. Silikonöl oder Polyethylen partikel.
Für Gasstrom felder: Wählen Sie Tracer-Partikel mit gasförmigen Dichten und Partikel größen wie Rauch-oder Aerosol partikel aus.
Ppp = Anzahl der Partikel [Partikel]/Anzahl der Pixel [Pixel].
Sie kann mit dem Tool zur Schätzung der Partikel konzentration in der Toolbox des Software assistenten berechnet werden.
Die klassische Kreuz korrelation methode ist die universell ste. Der klassische Mehrkanal-Algorithmus wird wegen seiner guten Verallgemeinerung fähigkeit, hohen Robustheit und hohen Genauigkeit empfohlen.
Die Multi-Scale-Methode ist vorteilhaft für ihre schnelle Geschwindigkeit und eignet sich für Demonstration zwecke oder Szenarien, in denen schnelle Ergebnisse benötigt werden.
Die affine Methode ist in erster Linie für komplexe Strömungs felder wirksam. Bei einfachen Strömungs feldern wie Translation bewegungen ist ihre Effizienz möglicher weise nicht unbedingt besser als bei der klassischen Methode.
Gleichmäßige Beleuchtung: Verwenden Sie eine Diffusor platte oder ein diffuses reflektieren des Material, um eine gleichmäßige Beleuchtung über den gesamten Strömungs feld bereich zu gewährleisten. Reflektierende Bereiche können mit matter Farbe beschichtet werden.
Hochgeschwindigkeits-Durchfluss felder: Verwenden Sie einen Kurzpuls laser, z. B. einen Nanosekunden-Impuls laser, um die Belichtung szeit zu verkürzen und momentane Durchfluss feld informationen zu erfassen.
Das Lochbild modell ist eine interpret ierbare und klassische Methode mit starker Universal ität. Es hat auch eine relativ gute Robustheit, wenn die Kalibrierung platine nicht das gesamte Sichtfeld abdeckt.
Das Polynom modell hat eine höhere Genauigkeit als das Lochbild modell. Es ist jedoch anfällig für Über anpassung und reduzierte Genauigkeit außerhalb des Bereichs der Kalibrierung platine.
Absolut. Moderne Strömungs mechanik forschung erfordert oft eine multi physikalische Diagnostik. Revealer PIV-Systeme sind mit offener Architektur und flexiblen E/A-Funktionen ausgestattet, um als Kern einer umfassenden Mess suite zu dienen.
Häufige erfolgreiche Integrationen umfassen:
Druck-und Kraft messungen: Unser Synchron isations regler kann TTL-Signale ausgeben, um gleichzeitig mit der PIV-Bilder fassung Druck wandler oder Kraft ausgleich auszulösen, wodurch eine direkte Korrelation von Strömungs strukturen mit aero dynamischen Lasten ermöglicht wird.
Temperatur-und Skalar bildgebung: Systeme können mit Thermo elementen, RTDs oder planarer laser induzierter Fluoreszenz (PLIF) für gleichzeitige Geschwindigkeits-und Temperatur-/Konzentration sfeld messungen kombiniert werden. Die RFlow-Software unterstützt den zeit synchron isierten Import externer analoger/digitaler Daten kanäle.
Akustik: Integration mit Mikrofon arrays für aero akustische Studien, die Fluss instabilitäten mit der Klange zeugung verbinden.
Computational Fluid Dynamics (CFD): High-Fidelity-PIV-Daten aus unseren Systemen sind ideal für die CFD-Validierung. Daten können in Standardform aten exportiert werden (z. Csv,. Vtk) für den direkten Vergleich mit Simulations ergebnissen.
Wie wir die Integration erleichtern:
Hardware-Synchron isierung: Mehrere Ein-/Ausgangs anschlüsse auf unseren Controllern ermöglichen das Auslösen externer Geräte oder das Empfangen von Synchron isations signalen von einer Haupt uhr.
Software-Offenheit: RFlow bietet APIs und unterstützt Standard daten protokolle, die benutzer definierte Skripte oder die Integration in Daten erfassungs plattformen von Dritt anbietern wie LabVIEW oder NI DAQ ermöglichen.
Engineering Support: Unser Anwendungs team verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung multimodaler Experiment-Setups. Wir bieten direkte Unterstützung, um eine nahtlose Integration für Ihr spezifisches Projekt zu gewährleisten.
Das Verständnis und die Minimierung von Fehler quellen ist entscheidend für die Veröffentlichung hochwertiger PIV-Daten. Die Hauptquellen der Unsicherheit in PIV sind:
Tracer Partikel dynamik: Partikel, die der Strömung nicht treu folgen (Schlupf geschwindigkeit, Trägheit, Auftrieb).
Revealer's Mitigation: Wir bieten Experten beratung zur Auswahl von Tracer-Partikeln und zur Aussaat dichte basierend auf Ihrem Flüssigkeits-und Durchfluss regime, um eine optimale Rück verfolgbar keit zu gewährleisten.
Optische Verzerrungen und Kalibrierung fehler: Fehl ausrichtung zwischen Kamera (en), Objektiv verzerrungen und ungenaue Zuordnung von Bild-zu Welt koordinaten.
Revealer's Mitigation: Unsere Systeme verfügen über eine präzise abgestimmte Optik und fortschritt liche Selbst kalibrierung algorithmen innerhalb der RFlow-Software. Für Stereo und Tomo graphic PIV verwenden wir robuste Volumen-Selbst kalibrierung stech niken, die Fehlstellungen automatisch kompensieren und eine überlegene 3D-Rekonstruktion genauigkeit bieten.
Synchron isation & Timing Jitter: Eine unvollständige Synchron isation zwischen Laserpuls und Kamera belichtung führt zu unscharfen oder vor eingenommenen Partikel bildern.
Revealer's Mitigation: Wir verwenden hochpräzise Synchron isations controller auf Hardware ebene mit Sub-Mikros kunden-Jitter. Dies gewähr leistet eine perfekte "Frame-Straddling"-Erfassung von Partikel paaren, was die Grundlage für eine genaue Geschwindigkeit berechnung darstellt.
Einschränkungen des Verarbeitung algorithmus: Fehler in Bezug auf die Größe des Abfrage fensters, den Peak-Locking-Effekt und die Bewegung außerhalb der Ebene in 2D PIV.
Revealer's Mitigation: Unsere RFlow-Software implementiert hochmoderne Multi-Pass-Gitter verformung algorithmen mit Subpixel-Interpolation. Es enthält Tools zur Erkennung und Minimierung der Spitzen verriegelung und bietet umfassende Unsicherheit quant ifizierungs module zur statistischen Bewertung des Mess vertrauens.
Durch die Behebung dieser Fehler sowohl auf Hardware-als auch auf Software verarbeitung ebene wurden Revealer PIV-Systeme entwickelt, um Daten bereit zustellen, denen Sie für kritische Forschung und Entwicklung vertrauen können.
Jeder Kauf eines Revealer PIV-Systems umfasst:
Installation und Kalibrierung vor Ort (in der Regel 2-3 Tage)
Umfassendes Training: 3-tägiges praktisches Training für Hardware, Software und Best Practices
Premium-Support für das erste Jahr: Unbegrenzter E-Mail-und Telefon-Support
Software-Updates: Kostenlose Updates während des Garantie zeitraums
Anwendungs beratung: Unterstützung bei der Experimentier gestaltung und Setup-Optimierung
Ein komplettes PIV-System besteht typischer weise aus vier integrierten Modulen: einer energie reichen Beleuchtungs quelle (Dual-Puls-Laser), einer spezial isierten Hoch geschwindigkeit kamera (sCMOS oder CCD). ein hochpräziser Synchron izer (PTU) und eine fortschritt liche Vektor verarbeitung software. Bei Revealer sind unsere Systeme für die Sub-Mikros kunden synchron isation optimiert, um eine maximale zeitliche Auflösung in der turbulenten Strömungs analyze zu gewährleisten.
Während beide optische Fluss messtechniken sind, berechnet ein PIV-System Geschwindigkeit vektoren basierend auf der Kreuz korrelation von Partikel gruppen innerhalb eines Abfrage fensters. Im Gegensatz dazu verfolgt PTV einzelne Partikel. Die meisten Forscher bevorzugen unsere PIV-Systeme für Seed-Flows mit hoher Dichte, bei denen kollektive Bewegungs daten eine genauere Darstellung komplexer Geschwindigkeit felder liefern.
Die Laser auswahl hängt vom "Field of View" (FOV) und der Strömungs geschwindigkeit ab. Für Flüssigkeits ströme mit einem kleinen FOV (unter 100mm) ist normaler weise ein 50mJ-100mJ-Laser ausreichend. Für große Windkanal experimente oder Hochgeschwindigkeits-Gas ströme empfehlen wir jedoch ein PIV-System, das mit einem 200mJ-Nd ausgestattet ist: YAG-Laser, um sicher zustellen, dass die Tracer-Partikel genug Licht reflektieren, um vom Hoch geschwindigkeit sensor erfasst zu werden.
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