piv测速系统选型问题

hustmulan

各位老师、前辈，新年好！
我是真正意义上的新人一名，上周末接到现在这个工作，昨天才注册论坛。希望各位有耐心看完我的问题，谢谢！
我是测控专业的在校学生，现在的项目要用到一套PIV系统，目前还在选型调研阶段。我没接触过流体力学，也不是很懂光学，学习过一点图像处理的算法，但是貌似跟这个没什么很大关系。
测量对象是一段长度约为450m的水工模型，与实物的几何比尺为1：150，正态整体模型，该水工模型各关键位置的流速测量范围：0～50cm/s，水位范围：0～25cm。
我们使用PIV系统，主要用于观测这样一个类似于明渠的开放性的表面流场及流态，并对弯道水流、堰流结构、急缓流变化、漩涡等基础研究提供实验支持。
以上是设计输入的基本内容。请教各位老师、前辈，就我这个情况，选型的时候要注意哪些问题？比如说，我自己感觉这个模型流速比较慢，那么要保证一定精度的话，相机的采样频率是不是有较高要求？。再比如，光源和相机的安装问题，模型上面的顶棚估计有6~7m高，不知道这个高度能不能满足相机的安装要求？再比如，示踪粒子的选型，是不是也会影响到测量的精度？还有，就我个人而言，我肯定是希望厂家能提供图像处理的算法，以及较透明的数据接口，便于我可能会遇到的工作。。。等等等等一系列的问题。
希望老师们能给我提供一些业内知名的有能力提供解决方案的系统集成商，以及他们的产品资料和联系方式。不胜感激！！！！！！！！

SKLCC虫草晶

关于选型，建议你直接和代理商联系，主流的就是TSI、丹迪和LaVision，联系方式你可以上他们的主页发邮件就行，如果需要的话你留个邮箱，我可以发给你，基本上都联系过。
软件都是成熟的商用软件，不便宜，应该是不会给你提供开源的代码接口（至少我目前了解的是这样，就是赚这个钱的），可以自己开发，摸熟了不难，我们基本上都是用自己的模块了。

zyzyeast

我收到楼主的邮件了，我同事会给楼主回信。有一点不明白的是，是测量水流表面的流速还是水里的？

PS：楼上二位都是一个学校的，楼主可以到楼下的实验室参观学习一下，呵呵

hustmulan

谢谢校友，联系方式我已找到！

hustmulan

谢谢！是要测量水流表面的流速，2维的。

大侠是哪个公司的？TSI和丹迪已经联系过，天地立方说他们不做表面流速的~~~~
但是我还是有些问题搞不清楚啊。丹迪的王正道先生告诉我说CCD的工作距离在0.5~1米左右。但是我曾经在长科院的长江防控模型上见过一套类似的系统，他们就是把相机固定在顶棚的，那个顶棚比我们这里还高些，估计有3层楼。。。

另外实验室和模型上面的用法应该不一样吧。。。原理性的东西是相通的，但是工程实际中就千差万别了。。。

SKLCC虫草晶

原帖由 hustmulan 于 2011-2-16 12:36 发表

                               
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谢谢！是要测量水流表面的流速，2维的。

大侠是哪个公司的？TSI和丹迪已经联系过，天地立方说他们不做表面流速的~~~~
但是我还是有些问题搞不清楚啊。丹迪的王正道先生告诉我说CCD的工作距离在0.5~1米左右。但是 ...

晕，他就是丹迪的，呵呵。

SKLCC虫草晶

CCD安装高度距离水面6~7m，我想应该需要额外的镜头与之配合吧，通常PIV系统只带的镜头应该是满足不了这个要求的。

FlowTech

我们刚卖了一套这种东西给东京海洋大学，测水槽表面流动的，便宜得一塌糊涂。
人家用家庭用的手持式录像机拍录像，在水面上撒染料作为示踪剂。。。。。。。。
我们把2维PIV的软件加了点东西，矫正劣质家用录像机的像差，然后就可以做了。结果还不错。
不得不说很有创意。而且实用极了。因为水流的慢，流到测试区域的时候，燃料基本上还停留在表层没有扩散到下层。这个主意很棒，而且真的是很便宜很便宜。买这个系统的好像是个中国人。很想见见他表示一下仰慕。

其实楼主的这个活儿，立方天地应该是可以接的。这种需要对软件做修改，本身又不是很赚钱的活儿，只有有自主软件产权的公司才可以做，外国产品的代理商不会做这个事情的。一来没法改软件，二来单件的活儿利润低。

楼主的问题，相机本身没有工作距离的说法的，取决于镜头，你要距离长的话，用长焦镜头就可以了，200mm尼康镜头足够了。要不买个变焦的，这样不做实验的时候可以自己拆下来玩。其实200mm定焦镜头也很好，我一直想败一个来玩，可是公司没有这种项目作。以前有个超远距离测量鸟群飞翔的项目谈过，合同都要签了客户的预算被砍了。不然的话，手边就有三台望远镜可以玩了。

话说回来，光源也不用激光。我说的那个，人家用的就是荧光灯。奢侈一点的话用大尺寸的LED就更好了。相机也不用很好，最便宜的用30HZ连拍就可以了。所以你这个系统，人家可能一般不愿意接，因为赚头不大。除非碰到zy这样诚实的好人。
要不然，请虫草老师把他们的软件包装一下卖给你们估计也成的。

另外，刚才我想了一下，可能没有燃料，单纯利用水面波纹的纹路也可以做得，只不过没做过不大保险就是了。

[ 本帖最后由 FlowTech 于 2011-2-17 12:44 编辑 ]

silkroad

你08的预言现在成现实了, 我先生他们组现在就用LED做管道流的TR-PIV, 结果很好.

silkroad

建议你搞到这篇文章来读. 这篇文章提到了示踪粒子的选择对结果的影响, 他们实验了6种不同的粒子, 直径在1-5毫米之间. 密度分别为0.04 ,0.50 ,0.50 ,0.73, 0.90和 0.90 g/cm3. 我想对你会很有用的.
Large scale PIV-measurements at the surface of shallow water flows  Original Research Article
Flow Measurement and Instrumentation, Volume 13, Issues 5-6, December 2002, Pages 237-245
V. Weitbrecht, G. Kühn, G. H. Jirka

我摘录一小段做参考. 我认为, 你自己也必须知道你想要达到什么样的空间解析度, 你想做普通PIV, 或者高速PIV. 你到底对分析什么感兴趣.
surface PIV measurements are relatively straightforward because no laser is needed. In this case the measuring plane is given by the water surface which means that for illumination, standard flood lights can be used, provided that the water surface is not strongly disturbed by wave motions. To keep the developed system flexible, a commercial PIV package including camera, frame grabber, and controlling and evaluation software has been used, with special adaptation to the large scale laboratory problem.

Measurements of velocity fields in large areas with high spatial and temporal resolution are difficult because of the problem of homogeneous particle seeding on the water surface. To solve this problem a particle dispenser has been developed which can be mounted a short distance upstream of the measurement area over the water surface. A second major problem relates to the tendency of most floating particles to agglomerate.

a very high width/depth ratio of the flow, which means that the flow is very shallow. Large coherent structures that emerge at the groin heads dominate the flow and the associated mixing processes.

[ 本帖最后由 silkroad 于 2011-2-22 19:35 编辑 ]

zyzyeast

关键的问题是，我调研了一下，尼康135，185，200的D型（手动调光圈）定焦镜头全都停产没货了！现在全得用佳能的，但是佳能的具体型号我还真不知道。

LED现在前途无量，前几天和北航一个人还在聊这个事，丹迪做过一个LED为光源的体PIV方案，但是我没见过实物。

silkroad

楼上的, 根据楼主的要求, 俺简单算了一下, 如果他用4M的相机, 拍1.5米 X 1.5米的范围, 相机距离被测物是5米的话, 他需要的镜头的焦距是50mm. 如果楼主有钱的话, 买11M的相机, 同样的设置, 他可以找135mm的镜头(其实算的结果是117mm). 为啥你建议135, 185 和200 mm? 是偶算的有错吗还是我对产品的了解不正确.数字不代表焦距.

zyzyeast

顶棚高7,8米，我们现有LED阵列的覆盖面积大概直径1m以内，大概需要135mm以上镜头。

7m距离，4M相机，135焦距，大概788mm x 788mm

PS：105mm F/2.8D Micro也停产且没货了，现在全是G

FlowTech

手动定焦头也许有存货，或者旧货。不过自动的没什么不好，而且基本上都有手动挡。
作流体测量的没看到有用佳能镜头的，具体原因不知道。推测可能是两家设计镜头的思想不一样。佳能镜头的色彩比较讨喜（不知道该怎么说，就是这个感觉），想来是更多地牺牲对焦的清晰度从而达到比较好的色差表现。

FlowTech

silk推荐的论文很好啊。
你从哪儿看来这么多有关的文献阿。