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PIV, PTV

水や空気等の流体の速度計測法の一種。 平面レーザー光などで測定空間に平面光を通しておいて 流体と同速度で運動する微小粒子を流れ中に混入し、 画像計測の手法によって粒子の速度を測定することで、 流体自身の速度の分布を求める方法である。

3.90に示すようにエクスパンダーで縦に延ばしたレーザビーム を測定領域に照射するとそのビームを横切る粒子から散乱光が出る。 この散乱光を時間$\Delta t$間隔で2つのカメラに納める。 発光とカメラのシャッタータイミングは 図の右に示した。

3.90に示すように 多くの場合は幾何学的散乱かミー散乱である。 ミー散乱は散乱角に依存した散乱強度分布を持つので、 粒子のサイズによって変わる 散乱光が最も強くなる角度 に設置したカメラには歪んだ画像が得られるが 焦点調整レンズとして被写体と平行に設置したレンズによって 歪んだ画像を正置画像にする。

図 3.90: 2つのカメラを用いたPIV装置
\includegraphics[scale=0.7]{TgifFigs/pivsysm.eps}
図 3.91: 異なる時刻での2つの画像
\includegraphics{TgifFigs/pivpic.eps}

このようにして撮影した二枚の画像は図3.91のようになる。 右側の図中の矢印はもちろん撮影画像ではない。 この撮影画像から粒子の移動量を求める 画像処理の方法がいくつかある。

二台のカメラのシャッタータイミングを合せることは市販のカメラでは 難しいので、特殊なカメラを利用することになる。 そこで、一台のカメラで二回のレーザーショットを記録して 一枚の画像の処理を行う方法もある。 これは自己相関法という。 この方法では速度の絶対値と方向はわかっても、 その方向の正負は判定できない。 この2回のレーザーショットを記録する時に、レーザーの発振波長の異なる 2本のレーザーを用いることで、この流れ方向を 判定する方法もある。



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Ken Kishimoto 2014-06-02