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技術(shù)文章

粒子圖像測(cè)速技術(shù)按其成像介質(zhì)的兩大分類

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粒子圖像測(cè)速技術(shù)(PIV)作為一種全新的無擾、瞬態(tài)、全場(chǎng)速度測(cè)量方法,在流體力學(xué)及空氣動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域具有非常高的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值。它是在傳統(tǒng)流動(dòng)顯示技術(shù)基礎(chǔ)上,利用圖形圖像處理技術(shù)發(fā)展起來的一種新的流動(dòng)測(cè)量技術(shù)。綜合了單點(diǎn)測(cè)量技術(shù)和顯示測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),克服了兩種測(cè)量技術(shù)的弱點(diǎn)而成的,既具備了單點(diǎn)測(cè)量技術(shù)的精度和分辨率,又能獲得平面流場(chǎng)顯示的整體結(jié)構(gòu)和瞬態(tài)圖像。
 
按其成像介質(zhì)分類介紹:
 
PIV可分為基于模擬介質(zhì)的GPIV(graphic particle image velocimetry)和基于CCD的DPIV(digital particle image velocimetry)。 
 
GPIV是用照相采集的方法將序列圖像記錄在膠片或錄像帶上,然后用光學(xué)方法或掃描儀形成數(shù)字圖像,實(shí)現(xiàn)自相關(guān)模板匹配運(yùn)動(dòng)估值.其優(yōu)點(diǎn)是模擬介質(zhì)分辨率高(如普通135底片包含有10,500×7,500個(gè)像素,這樣一張100mm×125mm的肖像底片將會(huì)有30,000×37,500個(gè)像素,普通攝像管所能提供的分辨率約為500×500個(gè)像素,較高分辨率的攝像管也不過做到4,096×4,096個(gè)像素),可以觀測(cè)較大的視場(chǎng),且精度高,圖像捕獲速度快,可以測(cè)量高速流場(chǎng)。但是,由于其成像后的處理時(shí)間長,因而無法實(shí)現(xiàn)在線應(yīng)用,成為其不可克服的缺陷.同時(shí)由于GPIV一般將2次或多次曝光成像在同一底片上(單幀多曝光圖像),在圖像分析上有速度矢量方向二義性問題,雖已有解決方法,但處理較復(fù)雜。
 
DPIV系統(tǒng)實(shí)際上是PIV系統(tǒng)的數(shù)字化形式,它強(qiáng)調(diào)用數(shù)字方法來記錄視頻圖像而不是攝影膠片,DPIV所有的分析都用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行,代替了GPIV的復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),不需再做膠片的濕處理,同時(shí)DPIV將2次或多次曝光的粒子由CCD-Camera經(jīng)數(shù)字圖像采集設(shè)備采得該截面的序列圖像(單幀單曝光圖像而非GPIV的單幀多曝光圖像),自然解決了速度方向的二義性問題.DPIV的決定性優(yōu)點(diǎn)在于便于數(shù)字處理,能提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)的在線調(diào)整,使得它成為PIV的重要發(fā)展方向。

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