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粒子圖像測速儀（PIV）是一種基于光學原理的非接觸式流場測量技術，能夠瞬時獲取流體運動的二維或三維速度場。其核心優勢在于全場測量、高分辨率、無干擾，廣泛應用于流體力學、空氣動力學、燃燒診斷等領域。

 

PIV技術通過光學手段實現了流場的瞬時全場測量，為復雜流動現象提供了特殊的觀測視角。其非侵入性、高空間分辨率和動態范圍使其在基礎研究和工程應用中具有良好的優勢。

 

一、系統組成
 

1.激光器：

脈沖式激光器（如Nd:YAG，波長532nm）產生高能量片光。

雙脈沖激光（Δt可調，通常1μs-1ms）。

2.相機：

高分辨率CMOS/CCD相機（幀率≥1kHz，分辨率2048×2048）。

跨幀技術（跨幀時間Δt匹配流動速度）。

3.同步器：

控制激光脈沖與相機曝光的時序同步。

4.示蹤粒子：

直徑1-10μm，密度與流體接近（斯托克斯數St≤0.1）。

熒光粒子（增強信噪比）或空心玻璃微珠。

 

二、操作注意事項
 

1.粒子選擇：

粒子跟隨性（密度比ρ_p/ρ_f≈1）。

粒子濃度：每查詢窗口5-10個粒子（避免重疊或稀疏）。

2.光學布置：

片光厚度＜1mm（減少三維效應）。

避免反光/折射（如使用消光涂層、折射率匹配液）。

3.圖像處理：

多網格迭代（從粗到精提高精度）。

畸變校正（相機鏡頭、激光片光非均勻性）。