TRPIV的发展应该向着哪个方向走更实用？

zyzyeast

TRPIV走过这么多年了，
分辨率从刚开始的VGA已经发展到1.7M（最新的应该是4M相机）
拍摄频率从刚开始的满帧600fps到3000fps
但是拍摄面积由于激光器限制仍然局限在100mm~200mm范围内（除非使用Intensifired PIV camera）
那么从应用角度讲，什么样的TRPIV才可以满足你的要求？
我个人认为现在主要问题是拍摄面积不够，即激光能量不够，你认为呢？[hidepoll]

yxjbuaa

问题可能没有那么简单，更多的应用还是希望既可以得到高频的也可以得到高分辨率的，所以，我觉得都还有发展的余地，而且必然还会有很大的发展。
不过，现在的发展可能主要受相机的制约要大一些，也就是“高分辨率+高频”的实现难度还较大。
对于高湍流度的流场的研究，现在的分辨率（湍流最小尺度）和频率对于“实时”的要求还较难实现。尤其是对于流体机械领域的一些叶轮机械流场的研究，雷诺数高，湍流度高，特征频率高，且被测流场面积大，这个时候现有TRPIV的水平显然还很难完全满足要求。
实际上根据近几年的科研论文可以看出，TRPIV的应用还更多地限制在基础流动现象的研究方面。
所以，我觉得二者都应当继续发展，似乎应当加入这个选项。

zyzyeast

[这个贴子最后由zyzyeast在 2007/03/23 10:19am 第 2 次编辑]

实际上，两者都继续发展肯定是大家都愿意看到的，但是目前来看制约因素太多了，短期之内不可能整体技术得到长足发展。
所以我的意思是看看针对不同学科，不同应用，各自的需求都偏向哪方面。
对于相机来说，分辨率是一个方面，对于拍摄面积有一定限制，但是限制拍摄面积最主要的还是“激光器+相机感光”。
目前高重复频率激光器的能量还只是10W~50W/Cavity，相机由于采用CMOS技术，其感光效率也不如CCD，而且在某些满帧3000fps的相机中还采用变相牺牲感光效率的方法提高幅频，这使得拍摄面积更加受到制约。
在早期很多TRPIV相机中采用了普通高速摄像机，因为这些相机不是PIV模式的，因此会产生大量背景噪音，这对拍摄面积也有一定影响。目前，最新技术的TRPIV主要采用第一帧曝光时间可缩短的PIV模式高速相机，可以有一些改观。
03年，04年的时候出现了Intensifired TRPIV Camera，这种技术通过集成图像增强器方式大幅提高了相机的感光度，使得拍摄面积可以扩大到1米有余（@50mJ/pulse），但是由于电子放大产生的电子噪声同样会对测量结果有细微影响。但无论如何，这种技术确实大幅提高了可测量面积——那么分辨率就成了亟待解决的问题。
因此，从应用角度讲，目前的制衡主要存在于拍摄面积、拍摄分辨率和拍摄频率三者之间。从目前的技术水平，任意一个都可以做到很好，但是如果每个都做到很好，预计应该是至少5年以后的事情了。从技术参数角度讲，应该是分辨率、感光效率、、是否PIV模式、激光能量、满帧幅频等等共同制约了测量。
因此，对于测量者来说，如果目前某一方面再提高一点就可以满足要求，那么请投票
之所以想起弄这个投票，是因为前两天遇到一个项目，一个周期大概2秒，那么一个周期内测量200幅就可以满足测量要求了，因此100vector maps/second就可以了。但是这个项目需要测量400mm左右的面积，对激光器和相机分辨率都是一个挑战。

yxjbuaa

[这个贴子最后由yxjbuaa在 2007/03/19 09:49am 第 3 次编辑]

下面引用由zyzyeast在 2007/03/18 09:11pm 发表的内容：
实际上，两者都继续发展肯定是大家都愿意看到的，但是目前来看制约因素太多了，短期之内不可能整体技术得到长足发展。
所以我的意思是看看针对不同学科，不同应用，各自的需求都偏向哪方面。
对于相机来说，分辨 ...

赞同以上的说法
不过对于我所从事的叶轮机内部（高速旋转部件内部的实时非定常）流场测试来说，任何折中的考虑都得不到太理想的结果，可以说，就现在的水平，要想实现Time Resolved还很困难，所以还是倾向于使用phase locked高分辨率的方法进行测量~~。但是对于静止部件内部的非定常流场（不包括转静干涉），提高频率或许价值更大一些（分辨率不可太低）
此外，实际上就相机来说，分辨率和频率之间也是耦合关系，同样的相机，如果在低分辨率下，频率高一些，高分辨率下，频率低，所以上面的选择实际上不是独立的，至少应当约定最小分辨率和频率。现在比较常见的1M分辨率的（CCD相机），频率通常在1000Hz以内，而适当减小分辨率，频率可以提高到几千，上万甚至最高的可以达到近百万，所以这个差距还是很大的，而且又是耦合的。我相信他们的发展也决不是独立的。
还有，对于测量面积的说法实际上也不尽然，这主要和你的需求相关，我见过韩国人用PIV测过大面积的海洋表面流动，他们使用的也就是我们可以见到的CCD相机，而MicroPIV所用的相机分辨率也并不比常规的PIV的低。所以说，这是和测量者需要得到的信息的最小尺度相关的，这就是我前面提到Re的原因，如果你需要分辨到最小的湍流尺度——Kolmogorov尺度，必然现有的相机都不能够测量太大的面积，但是你如果只是需要了解某个大尺度的旋涡的形态，那么测量面积就可以大一些。所以测量面积的这个说法不太准确。实际问题千变万化，实在难以一概而论。
不知道我的看法是否正确，大家共同探讨~~

yxjbuaa

我上面说的现在高速CCD相机的频率或许偏低了，这个参数是我看到TSI近两年推出的高速PIV系统推算出来的，但是今天看了一下Lavision的产品介绍，发现在1MPixels下可以实现非常高的桢频，如果是事实，那么在频率方面可能一般的流场测量都不存在太大问题了

zyzyeast

各家现在最快的都是APX-RS，3000fps的吧？

zyzyeast

下面引用由yxjbuaa在 2007/03/19 09:26am 发表的内容：
还有，对于测量面积的说法实际上也不尽然，这主要和你的需求相关，我见过韩国人用PIV测过大面积的海洋表面流动，他们使用的也就是我们可以见到的CCD相机，而MicroPIV所用的相机分辨率也并不比常规的PIV的低。所以说，这是和测量者需要得到的信息的最小尺度相关的，这就是我前面提到Re的原因，如果你需要分辨到最小的湍流尺度——Kolmogorov尺度，必然现有的相机都不能够测量太大的面积，但是你如果只是需要了解某个大尺度的旋涡的形态，那么测量面积就可以大一些。所以测量面积的这个说法不太准确。实际问题千变万化，实在难以一概而论。

这个分析一针见血。但实际上，我指的测量面积主要指受激光器能量限制……上面提到的测量1.4米的TRPIV就是用1M的相机做的……
相机分辨率低不能测大面积，实际上只是跟风的一种说法，hoho，几乎是两个不相干的参数。因此我在以前写的测速简单计算表格里也做出了流场最小分辨率的计算结果。

yxjbuaa

下面引用由zyzyeast在 2007/03/19 08:34pm 发表的内容：
各家现在最快的都是APX-RS，3000fps的吧？

我怎么看他上面写着1MPixels（4frame）可以达到1MHz呢，难道是我理解有误？我也觉得差距太大了。但是上面这么写着又不好质疑

zyzyeast

1MHz不是1Mfps，呵呵，受到误导了。是一次分幅拍摄一1Mhz的速度拍4幅或16幅，但是两次间隔比较长，就像PIV一次拍摄1对图像，如果间隔1us，那么就可以称作1MHz。
区别是PIV拍摄两张，这个相机可以一次拍摄4张。
详细的可以向Robin咨询。呼唤Robin！

yxjbuaa

下面引用由zyzyeast在 2007/03/20 03:10pm 发表的内容：
1MHz不是1Mfps，呵呵，受到误导了。是一次分幅拍摄一1Mhz的速度拍4幅或16幅，但是两次间隔比较长，就像PIV一次拍摄1对图像，如果间隔1us，那么就可以称作1MHz。
区别是PIV拍摄两张，这个相机可以一次拍摄4张。
　...

恩，这个说法比较可信，看来我是受他那个表格的影响，表格上面的几个相机都给出了fps，这个突然给了个Hz，没反应过来，呵呵