La méthode de mesure de la vitesse de l'analyseur d'images de particules est principalement basée sur des techniques de traitement d'image numérique qui extrapolent la vitesse en capturant et en analysant la trajectoire du Mouvement des particules dans un fluide, avec des méthodes de base comprenant la Vélocimétrie par image de particules (piv), la Vélocimétrie par suivi de particules (PTV) et un algorithme d'inversion de vitesse basé sur une image floue du mouvement. L'analyse suivante est basée sur le principe, la mise en œuvre et les caractéristiques techniques:
Mesure de vitesse par image de particules (piv)
Principe:
Répandre des particules traceurs (telles que des particules de l'ordre du micron) dans le fluide, illuminer la zone de mesure avec une source de lumière à lame laser pulsée, prendre des images à deux images en continu à l'aide d'une caméra à grande vitesse. L'algorithme d'intercorrélation est utilisé pour calculer le déplacement moyen de la population de particules dans la même fenêtre de lecture dans les deux images, en combinaison avec l'intervalle de temps d'exposition pour obtenir le champ de vitesse.
Étapes de mise en œuvre:
Buzzard de particules traceuses: Sélectionnez les particules qui suivent bien (taille des particules < 50 µm), en veillant à ce que leurs mouvements reflètent la vitesse du fluide.
Illumination laser: l'utilisation d'un laser pulsé pour former une feuille de lumière éclaire le plan de mesure.
Acquisition d'images: la caméra haute vitesse prend des images de particules à deux images en synchronisme.
Calcul d'intercorrélation: effectuer des opérations d'intercorrélation sur les images de particules dans la fenêtre de lecture pour obtenir le vecteur de déplacement.
Calcul de la vitesse: le déplacement divisé par l'intervalle de temps donne le champ de vitesse.
Caractéristiques techniques:
Mesure de champ complet: le champ de vitesse 2D ou 3D peut être acquis de manière synchrone.
Sans contact: pas d'interférence dans le champ de convection.
Dépendance à la précision: concentration de particules, taille de la fenêtre de lecture et précision de l'algorithme d'intercorrélation.
Scénarios d'application:
Il convient à la mesure de la vitesse des écoulements complexes tels que le flux biphasique gaz - liquide, le champ d'écoulement de combustion et d'autres, tels que la mesure de la vitesse des particules de flamme de queue de moteur de fusée solide.
II. Mesure de la vitesse de suivi des particules (PTV)
Principe:
Suivre directement les trajectoires de mouvement des particules individuelles dans le champ d'écoulement, calculer la vitesse en identifiant les changements de position des particules dans des trames successives.
Étapes de mise en œuvre:
Reconnaissance des particules: extraire les contours des particules d'une image à l'aide d'algorithmes de détection des bords ou d'apprentissage automatique.
Tracking: Connexion de la même particule dans des trames successives via un algorithme de correspondance de centre de masse ou de probabilité.
Calcul de la vitesse: la vitesse instantanée est obtenue en fonction du déplacement des particules et de l'intervalle de temps.
Caractéristiques techniques:
Précision d'une seule particule: permet d'obtenir la vitesse et l'accélération d'une seule particule.
Complexité de calcul élevée: de grandes quantités de données de trajectoire de particules doivent être traitées.
Applicabilité: convient aux flux de particules éparses ou aux scénarios nécessitant une résolution spatiale élevée.
Scénarios d'application:
Pour les collisions de particules, l'agglomération et d'autres études de comportement microcinétique, telles que l'analyse de la diffusion des nanoparticules en solution.
Iii. Algorithme d'inversion de vitesse basé sur des images floues en mouvement
Principe:
En contrôlant le temps d'exposition de la caméra, les particules en mouvement rapide forment une traînée dans l'image. Utilisez la relation géométrique de la longueur de l'ombre traînée avec le temps d'exposition, la vitesse des particules pour inverser la vitesse de poussée.
Étapes de mise en œuvre:
Contrôle du temps d'exposition: Sélectionnez le temps d'exposition approprié (par exemple, de l'ordre de la microseconde) en fonction de la vitesse de déplacement des particules.
Acquisition d'images: acquisition d'images de particules contenant un flou de mouvement.
Analyse de traînée: la longueur de traînée est extraite par des algorithmes de traitement d'image tels que la segmentation de seuil, la détection de bord.
Caractéristiques techniques:
Réalisation à faible coût: aucun système laser complexe n'est nécessaire et convient aux sites industriels.
Limites de précision: Comptez sur le contrôle du temps d'exposition et la précision de mesure de la longueur d'ombre.
Temps réel: la mesure en ligne de la vitesse des particules peut être réalisée.
Scénarios d'application:
Pour la mesure de la vitesse des gouttelettes à l'entrée du cyclone gaz - liquide, la surveillance en ligne de la vitesse moyenne locale des particules du lit fluidisé turbulent circulant, etc.
Recommandations de type:
Une répartition de la vitesse sur tout le champ est requise: la préférence est donnée à la technologie piv qui permet des mesures tridimensionnelles en combinaison avec le piv somatique ou le piv chromatographique.
Concentrez - vous sur le comportement d'une seule particule: avec la technologie PTV, une caméra haute vitesse et des algorithmes d'apprentissage automatique améliorent la précision du suivi.
Surveillance en temps réel des sites industriels: équilibrez les coûts avec les exigences de précision sur la base d'un algorithme d'inversion de flou de mouvement.