Измерительные испытательные системы
численное моделирование   /   шум вибрация давление
динамика потоков жидкости и газа
оборудование для краш испытаний   /  метрология
+ 7 (495) 799-90-92
+ 7 (495) 204-18-51
Каталог
DynamicStudio IPI Определение размеров с помощью метода интерферометрической визуализации частиц
Подбор параметров

DynamicStudio IPI Определение размеров с помощью метода интерферометрической визуализации частиц


1.jpg

Интерферометрические изображения капель воды для определения характеристик распыления. Гистограмма размеров и пространственное распределение с векторами скорости. Пример распылительного сопла.

Характеристики и особенности

•     Определение размеров частиц во всей области исследования и создание моментальных снимков:

•     размеров частиц: 5-1000 мкм

•     положения частиц

•     скорости частиц

•     Интерферометрический метод обеспечивает высокую точность измерений

•     Высочайшая точность статистических данных, распределения частиц и расчета массового потока

•     Измерение большой площади

•     Простая концепция: режим полного соответствия

Мгновенное картографирование распыления

Картографирование капель и размера частиц — одна из наиболее важных возможностей для достижения понимания многих промышленных потоков, образующих частицы. На основе своего более чем 20-летнего опыта в области измерения размеров и скорости частиц компания Dantec Dynamics создала платформу DynamicStudio IPI, предназначенную для интерферометрической визуализации частиц. Интерферометрическая визуализация частиц представляет собой концепцию измерения частиц с помощью лазерного светового ножа и видеокамер (аналогично измерениям анемометрии PIV по изображениям частиц и лазерно-индуцированной флуоресценции PLIF). Платформа DynamicStudio IPI не только принадлежит к семейству приложений DynamicStudio, но и создана на основе их компонентов.

Она улучшает качество измерения скорости и размеров частиц, а также расширяет возможности стандартного метода интерферометрической визуализации частиц, поскольку с ее помощью можно исследовать плотное распыление.

Концепция, лежащая в основе DynamicStudio IPI

DynamicStudio IPI объединяет оборудование марки DynamicStudio с несколькими хорошо зарекомендовавшими себя методами. Такой подход уникален при определении размера, положения и скорости частиц во всей области исследования.

Две видеокамеры направлены на одну и ту же область светового ножа. Точность совпадения полей обзора этих видеокамер обеспечивается калибровкой. Компания Dantec Dynamics поставляет различные крепления для видеокамер, чтобы упростить настройку.

2.jpg

Платформа DynamicStudio IPI


DynamicStudio IPI

Информация о продукции

Прозрачные (или частично прозрачные) частицы в плоскости лазерного светового ножа рассеивают и преломляют свет двух так называемых бликов, которые будут видны в случае их отображения видеокамерой при большом увеличении.

3.jpg

Наблюдение бликов

Если плоскость изображения не совпадает с плоскостью точной фокусировки, возможно возникновение интерференции света, исходящего от двух бликов. Такая интерференция также наблюдается при слабом увеличении, например, во время исследования больших площадей.

Частица выглядит как кольцо, внутри которого появляется интерференционная картина, похожая на полосы Юнга. Расстояние между полосами можно измерить. Для определения диаметра частицы используется известная функция преобразования расстояния между полосами в размер частицы.

Другая видеокамера сфокусирована точно на плоскость светового ножа. Такая видеокамера настроена на область большего размера, поэтому два блика воспринимаются как один. Метод анемометрии по трассированию частиц (Particle Tracking Velocity PTV) позволяет идентифицировать частицы с помощью их положения и скорости.

Благодаря откалиброванному общему полю обзора двух видеокамер можно обнаружить точное положение изображения интерферометрической визуализации частиц и определить размер частиц.

Высокая концентрация частиц

Совместное использование интерферометрической визуализации частиц IPI, двух видеокамер и анемометрии по трассированию частиц PTV предоставляет ряд преимуществ. Во-первых, за счет точного маскирования перекрывающихся областей это решение повышает надежность измерений и расширяет диапазон количественной плотности частиц. Неточное маскирование может приводить к получению неверной информации о размерах.

5.jpg6.jpg

Левый рисунок: перекрывающиеся области маскируются. Правый рисунок: анализ окружностей

Во-вторых, каждый параметр (положение, скорость и размер) идентифицируется наилучшим методом измерения, вследствие чего достигается максимально возможная точность при использовании сфокусированных изображений.

4.jpg

Обнаружение частиц. Верхний рисунок: сфокусированное изображение. Нижний рисунок: расфокусированное изображение

Возможности получения результатов и обработки данных

Для каждого набора данных, записанного с помощью системы IPI, существует мгновенный снимок положения, скорости и размера частиц:

xi, yi, zi, ui, vi, dp,i

Набор данных доступен для любого анализа, имеющего отношение к области применения (например, комбинирование анализа скорости частиц с методом определения размера частиц в потоке, когда возможно возникновение значительных ускорений). Справа показано несколько плоскостей подсчета частиц для части распыления в точке (x, y, z) = (0, 0, 0).

Платформа интерферометрической визуализации частиц тесно интегрирована с программным обеспечением DynamicStudio, благодаря чему доступно большое количество возможностей анализа и визуализации данных. Естественно, существуют также некоторые специальные модули для анализа размеров частиц. Среда базы данных DynamicStudio интуитивно-понятна для понимания (см. рисунок ниже).

7.jpg

Пример древовидной структуры базы данных


 

DynamicStudio IPI

Информация о продукции

Под картой изображения находится IPI-набор данных размеров частиц, который содержит параметры x, y, u, v, dp для каждой частицы, присутствующей на изображении.

На основе этих наборов данных можно легко построить гистограммы и логически проиллюстрировать их в программной среде. Процедура вычисления учитывает статистику реализации ансамбля частиц (D10, D20, D30, D32, D43), однако при наличии большого количества записей может также определяться полное среднее значение.

Доступна возможность статистического анализа пространственных характеристик, например, концентрации и объёмной доли.

8.jpg

Отображение данных DynamicStudio

Прикладные возможности

DynamicStudio IPI предлагает совершенно новую возможность — наблюдение мгновенных снимков потоков, связанных с частицами, и отображение пространственной информации.

Запись изображений можно комбинировать разными способами, например, запускать по событиям, таким как определенное положении коленчатого вала, соединенного с поршнем (аналогично родственным методам, например, анемометрии по изображениям частиц). Одной из областей применения такой записи является картирование инжекционных потоков частиц.

Диапазон частиц, доступный для записи с помощью платформы DynamicStudio IPI, зависит от целого ряда параметров. Диапазон размеров поддается регулировке, поэтому частицы обнаруживаются в диапазоне 5-1000 мкм при типичном динамическом диапазоне намного лучше, чем 1:20.

Применение интерферометрического метода возможно для прозрачных или частично прозрачных частиц (см. объяснение выше), таких как капли воды, частицы определенных полимеров и пузырьки воздуха (газа). В качестве неотъемлемого допущения предполагается, что частицы имеют сферическую форму.

Границы области, охвачиваемой во время одного измерения DynamicStudio IPI, напрямую зависят от большого количества параметров, связанных с конкретным исследованием (например, размер и концентрация частиц).

Для потоков с очень низкой концентрацией частиц размеры областей аналогичны типичным вариантам применения анемометрии по изображениям частиц (приблизительно 250 x 250 мм при умеренной мощности лазера). Области более плотных потоков имеют типичные размеры порядка 75 x 75 мм. Исследование очень плотных потоков требует оптического увеличения изображений малых областей, поскольку невозможно вести наблюдения сквозь скопление частиц или различить отдельные частицы.

9.jpg

Диаметры и векторы скорости капель

Платформа DynamicStudio IPI

Объединение платформы DynamicStudio IPI с другими методами позволяет получить дополнительные выгоды. Компания Dantec Dynamics предлагает широкий спектр решений для анализа изображений на основе одной программной платформы, которая используется для определения скоростей потоков посредством анемометрии по изображениям частиц (PIV), измерений концентраций и температур с помощью лазерно-индуцированной флуоресценции (LIF) или определения размеров методом теневой съемки. Такие решения глубоко интегрированы с программным обеспечением DynamicStudio и платформой DynamicStudio IPI.

Еще одним важным инструментом для DynamicStudio IPI является библиотека обработки изображений (IPL). Библиотека обработки изображений (IPL) представляет собой обширный «электронный каталог» численных методов, обеспечивающих улучшение качества изображений, фильтрацию изображений и другую дополнительную численную обработку изображений. Такая библиотека входит в состав основного пакета программного обеспечения DynamicStudio.

10.jpg

Специальное крепление обеспечивает гибкую настройку двух видеокамер (PTV и IPI), которые исследуют и отображают одинаковую область потока.


 

DynamicStudio IPI

Информация о продукции

Полный набор решений для определения размеров частиц

Компания Dantec Dynamics предлагает полный набор решений для определения характеристик частиц, в том числе на основе фазовой доплеровской анемометрии (PDA) и теневой съемки. Фазовая доплеровская анемометрия стала стандартным эталонным методом измерения размеров частиц, так как обеспечивает высокое временное разрешение при измерении характеристик частиц в отдельных точках. Метод теневой съемки позволяет определять размеры любых типов частиц во всей области исследования с использованием фоновой подсветки.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации обратитесь к местному представителю компании Dantec Dynamics. Актуальный список представителей доступен на веб-сайте Dantec Dynamics.

 

11.jpg

Левый рисунок: пузырьки воздуха в воде (показаны векторы скорости, контуры и ограничивающие прямоугольники). - Правый рисунок: отдельные капли жидкости и группы капель (показаны контуры и эквивалентные диаметры).

 

Поставщик может изменить без предварительного уведомления технические характеристики продукции, представленной в настоящем документе.

12.jpg

Платформа DynamicStudio для интерферометрической визуализации частиц. Слева направо — Интуитивно-понятная древовидная структура базы данных и схема подключения оборудования. Распределение количества частиц и необработанное изображение с каплями, обнаруженными методом интерферометрической визуализации. Векторы скорости, гистограмма размеров и таблица с индивидуальной информацией.

 

Назад