partikelbildsvelocimetri

Partikelbildsvelocimetri (PIV) är en icke-invasiv optisk metod för att mäta hastighetsfält i vätskor och gaser. Genom att tillsätta tracerpartiklar som följer flödet och belysa dem med en stark ljuskälla uppmäts partiklarnas rörelser mellan två närbesläktade bildtagningar. Tekniken ger ofta fullständiga hastighetsfält över ett plan, vilket gör det möjligt att studera komplexa flöden i realtid eller som tidsmedelvärden.

Principen grundar sig i att små, neutralt bärande partiklar speglar ljuset i den valda bilden och bildpar analyseras med korskorrelation. För varje uppdelat interrogationsfönster bestäms partikelutslaget mellan bilderna, vilket omvandlas till hastighet genom att delas med tidsintervallet mellan exponeringarna. Processen innefattar ofta flera pass, fönsterförändring och kalibrering för att förbättra noggrannheten och hantera flödesgradienter. Vid volymmått används kalibrering och snabb framräkning för att konvertera pixlar till fysiska enheter.

Varianter av PIV inkluderar planar PIV (2D-PIV), stereoskopisk PIV (2D-3C) med två kameror för trevinkelbaserad tredimensionell information och tomografisk PIV (3D-3C) för volumekarta. Uppställningen innefattar vanligtvis en ljuskälla (ofta Nd:YAG-laser) som formar ett ljusblad, kameror för bildtagning och nödvändig synkronisering mellan systemens delar samt spänningskällor och flödesskammare.

Användningsområden är breda, bland annat aerodynamik, turbomaskiner, biomedicin, miljöflöden och mikrofluidik. Fördelarna är hög genomströmning och lokal högnoggrann hastighetsinformation; begränsningarna inkluderar krav på lämplig partikelvisualisering, out-of-plane-rörelse och noggrann kalibrering. PIV utvecklades under 1980-talet och har sedan dess blivit ett av de mest använda verktygen för experimentell flytmekanik.