[實(shí)用新型]一種高速粒子圖像測(cè)速裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720140441.7
• 申請(qǐng)日: 2007-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201037868Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏潤(rùn)杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魏潤(rùn)杰
• 主分類號(hào): G01T5/00
• 分類號(hào): G01T5/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及流體力學(xué)速度場(chǎng)測(cè)量裝置，具體的說(shuō)是一種高速粒子圖像測(cè)速裝置。

背景技術(shù)

隨著近代各種飛行器和艦船設(shè)計(jì)水平的不斷發(fā)展，對(duì)流場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)技術(shù)也提出了越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量技術(shù)(皮托管、熱線風(fēng)速儀以及多普勒測(cè)速)已經(jīng)不能滿足各種試驗(yàn)的要求，而流動(dòng)顯示技術(shù)也只能定性的顯示流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，這就要求有突破傳統(tǒng)手段的測(cè)試技術(shù)。粒子圖像測(cè)速技術(shù)(Particle?Image?Velocimetry，簡(jiǎn)稱PIV)結(jié)合了當(dāng)今最先進(jìn)的激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以測(cè)量一個(gè)瞬時(shí)流場(chǎng)空間截面內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的速度，得到整個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的定量化數(shù)據(jù)，為不同的試驗(yàn)分析提供全新、豐富、可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

但是現(xiàn)有PIV技術(shù)中，主要使用傳統(tǒng)PIV相機(jī)(也稱為跨幀數(shù)字相機(jī))和雙脈沖激光器，通過(guò)延時(shí)器和同步控制器由電腦集中控制整套裝置。使用PIV相機(jī)通過(guò)延時(shí)器和同步控制器與集成一體的兩臺(tái)脈沖激光器配合，實(shí)現(xiàn)一次兩幅圖像采集時(shí)，兩幅圖像的采集間隔可以達(dá)到微秒量級(jí)，這樣可以測(cè)量流速較高的流場(chǎng)；但是每次采集后需要幾十毫秒量級(jí)的間隔才能進(jìn)行下一次采集。因此這種裝置采集速率低，使用和維護(hù)比較復(fù)雜，只適合對(duì)瞬間高速流場(chǎng)進(jìn)行瞬時(shí)測(cè)量，而不適合對(duì)高速連續(xù)流場(chǎng)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，也不能實(shí)現(xiàn)加速度場(chǎng)的測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速粒子圖像測(cè)速裝置，不但可以連續(xù)測(cè)量高速連續(xù)流場(chǎng)中的各個(gè)點(diǎn)的速度大小和方向、渦量、剪應(yīng)力、流線等各種流體力學(xué)參數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)加速度場(chǎng)的(加速度場(chǎng)的主要測(cè)試參數(shù)為加速度大小和方向)的測(cè)量。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：

一種高速粒子圖像測(cè)速裝置，包括測(cè)試段、計(jì)算機(jī)、激光發(fā)射單元、片光調(diào)制單元、圖象采集單元、粒子發(fā)生器，其特征在于：所說(shuō)的激光發(fā)射單元為一臺(tái)用于產(chǎn)生連續(xù)的或準(zhǔn)連續(xù)的可見(jiàn)光波段激光輸出的氣體或固體或半導(dǎo)體制式連續(xù)激光器，所說(shuō)的片光調(diào)制單元為一套用于將激光發(fā)射單元射出的單束激光調(diào)制成片狀光源的包括一個(gè)圓凸透鏡、一個(gè)凹透柱鏡的柱透鏡組合，所說(shuō)的圖象采集單元為一臺(tái)自帶高速圖像緩存的高速相機(jī)，連續(xù)激光器和柱透鏡組合設(shè)置于測(cè)試段一端，連續(xù)激光器射出的激光通過(guò)柱透鏡組合調(diào)制成激光片光后照射測(cè)試段，粒子發(fā)生器置于測(cè)試段另一端，高速相機(jī)設(shè)置于測(cè)試段側(cè)面，高速相機(jī)的拍攝方向垂直于激光片光的照射面，計(jì)算機(jī)通過(guò)通用接口連接高速相機(jī)獲取圖象。

在上述方案的基礎(chǔ)上，其特征在于所說(shuō)的粒子發(fā)生器為用于液體測(cè)量的空心玻璃微珠式粒子發(fā)生器或用于氣體測(cè)量的煙霧式粒子發(fā)生器。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.??整套裝置僅使用一個(gè)激光發(fā)射單元，取消了延時(shí)器和同步控制器，而且通過(guò)使用高速相機(jī)可以連續(xù)高速拍攝，在大幅減小了每次采集的時(shí)間間隔的同時(shí)，還能有效的保證采集的各幅圖像之間的時(shí)間間隔能達(dá)到微秒量級(jí)，降低了裝置制作成本，降低了裝置的復(fù)雜程度。

2.??可以連續(xù)測(cè)量高速連續(xù)流場(chǎng)中的各個(gè)點(diǎn)的速度大小和方向、渦量、剪應(yīng)力、流線等各種流體力學(xué)參數(shù)。

3.??能夠?qū)崿F(xiàn)加速度大小和方向的測(cè)量。

4.??裝置的操作使用方便，易于維護(hù)。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型有如下附圖：

圖1原理示意圖

圖2實(shí)施例示意圖

附圖標(biāo)記：

1為激光發(fā)射單元，2為片光調(diào)制單元，3為圖象采集單元，4為計(jì)算機(jī)，5為粒子發(fā)生器，6為測(cè)試段，7為單束激光，8為激光片光，9為示蹤粒子。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型的粒子圖像測(cè)速裝置包括：