EduPIV产品说明手册

解决方案手册



EduPIV

基于LED的教学用粒子成像测速系统

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EduPIV-全套教学用PIV系统


EduPIV-全套教学用PIV系统

粒子成像测速(PIV)系统可以对流动速度场进行无接触的光学测量。从过去的情况来看,考虑到费用和激光安全性,很多教学实验室中并不使用PIV。为了向学生介绍PIV测量技术,教学用PIV系统提供了一整套安全实惠的测量设备。考虑到可靠性和使用性能方面的问题时,该系统使用LED灯作为片光光源,这使得该系统既安全又方便操作。EduPIV系统配备有必要的硬件、软件和流实验装置,可以进行简单的PIV实验和演示,不需要任何额外的设备。对于数据采集和流分析,该系统配备了最全面、功能最强大的光学速度测量成像软件-DynamicStudio的全功能版本。




主要优点

·可以完成流体机械实验课程的高频PIV测量

·为学生在学校期间或毕业后的PIV研究做准备

·使用LED光源的安全操作-无激光

·全功能版本的DynamicStudio软件为学生提供真实的PIV体验

·使用指导教学视频完成流动回路和实验

·简单灵活的流动回路设计,容易添加学生创建的实验

·可以快速切换的3D打印喷嘴


EduPIV解决方案简介

粒子成像测速仪(PIV)是一种非接触式的光学测量仪器,可以进行流动,湍流,微流动,喷射雾化和燃烧过程的研究和诊断。在测量过程中需要向流体中加入随流体运动的小颗粒,随流体运动的粒子被激光照亮并通过相机捕获到粒子图像,然后用PIV软件DynamicStudio进行分析。标准的2D2C PIV(2个维度,2个分量)使用单个相机测量一个平面中的两个速度分量,该设备主要包括:相机,具有导光臂的激光器,片光,同步,和用于数据采集、存储和分析的笔记本电脑。对于EduPIV系统,使用LED光源和光纤代替激光,并且图像捕获时间完全由DynamicStudio软件中的相机设置控制。系统的结构使得该系统安全并且易于操作,因此学生可以将精力投入到测量原理中,而不必要在复杂的硬件操作上浪费时间

一套完整的实验设备和测量系统为PIV教学提供了全套解决方案。流动测量的基本实验是带有可调泵和喷嘴的水箱流动实验。从喷嘴中流出的射流可以进行多次测试,并且还可以简单地重新配置流动回路以满足其它测试的需要聚酰胺球体作为示踪粒子加入到射流中,使用FlowSense USB 2M-165相机捕获粒子的运动。使用DynamicStudio软件分析图像来提供整体的速度图,湍流数据,标量分析,温度/光谱评估和流动可视化。



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EduPIV流动回路实验

流动回路一个放置在铝框架桌面上的水箱相机和片光源安装在铝框架的滑动臂上。LED和片光源用来照亮测量面并且相机和片光一起在滑动臂上移动以拍摄流动的不同区域。在泵的作用下从喷嘴中喷出射流,泵由电子控制器控制,因此可以改变射流的流速和流动模式。可以用于测量的流动模式如下

稳态流动:这是PIV测量教学的第一个也是最基础的流动。它包括一个准稳态-湍流射流。提供了一个简单的(主要的)单向流,使学生主要关注PIV的使用方法,而不是关注流动的复杂性。这里,学生学习PIV实验的基本操作:定时,加入示踪粒子,相机设置和照明。根据所提供的喷嘴,最高流速高达50cm/s使用不同的喷嘴可以得到不同的射流速度。

周期性流动:射流速度呈周期性的波动产生动态的喷嘴射流。通过周期性射流,学生可以做温度,光谱和模态分析。引入了更多的PIV参数使得速度产生较大变化。

脉动流动:连续开关泵产生开口环状漩涡这使学生能够直观地看到涡的动态模式并确定漩涡脱落频率

随机流动:顾名思义,该流动状态产生随机射流该流动状态可以用于进行长时间的动态稳定性测试,还可以与其他实验室仪器一起进行高级研究。

EduPIV动回路的设置非常灵活。虽然基本的流测试分析了自由射流,但它可以直接用于测量放置在回路物体周围的流动,如机翼此外,生可以方便地打印不同型号或尺寸的喷嘴,进行不同流态的测量





DynamicStudio软件

DynamicStudio软件以强大的用户界面将采集、数据处理和结果分析结合在一起。为了从获取的原始图像中计算速度场并分析结果,使用DynamicStudio基本软件包扩展组件进行2D2C PIV分析。

EduPIV系统包括我们的全功能软件,使学生能够真是体验PIV的先进处理技术处理数据时,可以在同一软件中进行数据采集和分析,不需要移动数据。专用的分析例程和定制的分析序列允许对结果进行快速研究和可视化。该软件非常容易使用,包括广泛的数据交换功能(如MATLAB),用于更高级的研究项目和报告。

有关软件性能的详细信息,请参阅“DynamicStudio软件”自带的产品手册

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叠加瞬时PIV矢量和标量数据的涡环粒子运动。基于二阶不变q值的涡核识别方法。


相机和镜头

FlowSense USB 2M-165相机具有USB接口,可与USB 3.0 PC或笔记本电脑一起使用,无需图像采集卡或其他硬件。在1920 x 1200像素,CMOS传感器每秒能够拍摄165并且在感兴趣的区域,可以拍摄更高的帧低失真35mm, f/2.8, c-mount镜头EduPIV动回路提供了最佳放大倍数和视野。镜头紧凑坚固,操作简单,设置可锁定,帮助学生校准后维护相机设置相机安装在流动回路的滑动臂上,可以快速、轻松地拍摄水箱内的不同测量区域。

LED照明片光

为了提供安全可靠的照明,使用了LED光源。150W照明灯满足PIV测量中短曝光时间所需的光照强度。光源的输出与多模光纤束耦合。在光纤束的输出端,光纤排列成一排,形成一条光线。这条线用棒形透镜聚焦以形成光板光板的焦点(或鞍点)可以很容易地通过上下移动棒形透镜来调整。光源和棒形透镜与摄像机固定在同一个滑动臂上,它们能够同时移动以便在箱的不同区域进行测量



泵,控制器和喷嘴

该泵操作简单,通过一个磁性底座安装在水箱中。该泵通过橡胶连接到3D打印喷嘴,方便快捷地拆卸或更换。有了这种灵活的设计,学生可以设计和打印自己的喷嘴或调节器,创建和测量各种流。该泵控制器允许快速手动调整,可以适应更复杂的实验外部控制。喷嘴有一个直径5cm的出口,并提供了一个平面射流流型





















技术规格

部件

名称

细节

软件

DynamicStudio

基础软件包
2D PIV
完整的图像处理库

MATLAB链接

相机

FlowSense USB 2M-165

每秒165
1920 x 1200 像素
USB 3.0 接口

镜头

35mm低失真镜头

f/2.8 – f/16 光圈
35mm 焦距
C型物镜座
可锁定的焦距和光圈

LED

EduPIV LED

150 W 照明灯
110/220V 输入

片光

Fiber Light

光纤线状导光
可调焦距的棒状镜头
35˚ 扩张角
光圈处7.6 cm片光宽度
4mm最低片光厚度


0.2 – 0.5 L/s
12 VDC

喷嘴


出口喷射直径: 5 cm
流速范围: 2 - 5 cm/s

流动回路


92 x 69 x 32 cm
140 L










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EduPIV系统的DynamicStudio软件,可以在带有USB 3.0的笔记本电脑上运行












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FllowSense USB 2M-165





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LED光导纤维和薄光板



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泵和控制器

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3D打印喷嘴






















































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2019年4月17日 16:06
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