PIV система для образовательных целей

Нужна консультация?

EduPIV - PIV система под ключ для образовательных целей.

PIV система для образовательных целей:

Системы PIV позволяют проводить неинтрузивные оптические измерения полей скоростей в потоках. Исторически сложилось так, что системы PIV были недоступны для большинства учебных лабораторий из-за высокой стоимости и проблем лазерной безопасности. Система EduPIV предлагает безопасное, доступное и готовое решение для ознакомления студентов с этой мощной технологией. В этой системе используется светодиодный источник освещения, который безопасен и прост в эксплуатации, сочетая при этом превосходную надежность и производительность. Сочетая в себе все необходимое аппаратное и программное обеспечение система EduPIV позволяет проводить простые эксперименты и демонстрации без необходимости какого-либо дополнительного оборудования. Для сбора данных, обработки изображений и анализа потоков система поставляется с программным обеспечением DynamicStudio EduPIV, чтобы предоставить учащимся все новейшие инструменты.

Ключевые преимущества:

Измерения PIV с временным разрешением для лабораторных исследований механики жидкости
Обучение студентов - подготовка студентов к PIV исследованию.
Безопасная работа со светодиодной подсветкой - без лазеров.
Мощное программное обеспечение DynamicStudio EduPIV для предоставления студентам реального опыта PIV измерений
Готовый эксперимент с обучающим видео•Простая, гибкая конструкция контура потока; легко добавлять созданные студентами эксперименты
Быстросъемные форсунки изготовленные на 3D принтере

Краткое описание решения EduPIV

Particle Image Velocimetry (PIV) - это неинтрузивная методика оптических измерений для исследования и диагностики потоков, турбулентности, микрофлюидики, распыления и процессов горения. В жидкость добавляются мелкие частицы, которые следуют за движением жидкости. Частицы освещаются и захватываются с помощью камеры, а затем анализируются с использованием программного обеспечения. Стандартный 2D2C PIV (2 координаты, 2 компоненты) измеряет две компоненты скорости в плоскости, используя одну камеру, и обычно состоит из: камеры, лазера, оптической линзы формирующей "световой нож", синхронизатора и ПК для сбора, хранения и анализа данных. В системе EduPIV вместо лазера используется источник светодиодной подсветки и волоконная оптика, а синхронизация изображения полностью контролируется настройками камеры в программном обеспечении DynamicStudio. Конфигурация системы делает ее безопасной и простой в эксплуатации, позволяя студентам сосредоточиться на изучении принципов измерения, а не на работе со сложным оборудованием. EduPIV - готовая экспериментальная установка с системой измерения для обучения PIV. Основой экспериментальной установки служит резервуар с водой и насос со сменными форсунками. Форсунка создает струю воды, которая позволяет провести ряд испытаний, а контур потока можно легко перенастроить для дополнительных испытаний. В поток добавляются мелкие частицы (полиамидные сферы), а камера FlowSense USB 2M-165 фиксирует движение частиц. Полученные изображения анализируются с использованием ПО DynamicStudio для предоставления карт глобальной скорости, статистики турбулентности, скалярного анализа, временной / спектральной оценки и визуализации потока.

EduPIV Гидравлический испытательный стенд замкнутого типа

Гидравлический стенд состоит из настольного резервуара для воды на алюминиевой раме с креплением для камеры со скользящим кронштейном и оптикой формирующей "световой нож". Светодиодный источник через оптическую лизну подсвечивает плоскость измерения, а скользящий кронштейн перемещает камеру и светодиодный источник вместе для подсвечивания различных областей потока. Прилагаемый насос, управляемый электронным контроллером, и форсунка обеспечивают струйный поток с переменным выходом.Поток воды может работать в следующих режимах:

Постоянный поток: это первый и самый основной поток, используемый для обучения студентов основам метода PIV. Он состоит из квазистационарного турбулентного струйного потока. Предоставление простого (в первую очередь) однонаправленного потока позволяет студентам начать с сосредоточения внимания на методе PIV, а не на сложностях потока. Здесь студенты изучают основные параметры для проведения экспериментов PIV: время, посев частиц, настройка камеры и основы освещения. Скорость потока варьируется примерно до 50 см/с. Более высокие / более низкие скорости могут быть достигнуты с использованием разных форсунок.
Периодический поток: скорость струи периодически колеблется, создавая динамический поток струи. Это позволяет студентам проводить временной, спектральный и модальный анализы. Более подробное рассмотрение параметров PIV вводится для учета больших изменений скорости.
Импульсный поток: насос включается и выключается, создавая кольцевые вихри. Это позволяет студентам визуализировать динамические моды, определять частоты образования вихрей и методы их идентификации.
Случайный поток: как следует из названия, этот режим создает случайный выход. Это может использоваться для длительных испытаний на динамическую стабильность и рекомендуется для углубленных исследований в сочетании с другими лабораторными приборами.

Настройка гидравлического стенда EduPIV разработана для максимальной гибкости. В то время как предварительные тесты потока анализируют струю свободного потока, она может использоваться как есть для небольших объектов, таких как аэродинамические поверхности, помещенные в поток. Кроме того, форсунка может быть заменена на различные типы или размеры, которые студенты могут легко распечатать на 3D-принтере для различных измерительных тестов.

DynamicStudio

Программное обеспечение DynamicStudio EduPIV позволяет производить сбор, обработку данных и анализ результатов в мощном пользовательском интерфейсе. Для расчета полей скоростей из полученных необработанных изображений и анализа результатов используется базовый пакет DynamicStudio и надстройка для анализа 2D2C PIV.Система EduPIV включает в себя мощное программное обеспечение DynamicStudio EduPIV, которое позволяет студентам получить реальный опыт PIV с самыми передовыми методами обработки, доступными для 2D2C PIV. Поскольку сбор и анализ данных выполняются в одном программном обеспечении, то нет необходимости перемещать данные. Специальные процедуры анализа и индивидуальные последовательности анализа позволяют быстро исследовать и визуализировать результаты. Программное обеспечение очень простое в использовании и включает в себя расширенные функции обмена данными (например MATLAB) для более сложных проектов и отчетов.

Камера и объектив

Камера FlowSense USB 2M-165 предлагает идеальное решение, когда речь идет о производительности и простоте использования. Благодаря USB-интерфейсу камеру можно использовать с ПК или ноутбуком с интерфейсом USB 3.0 без необходимости в каком-либо дополнительном оборудовании. При разрешении 1920 x 1200 пикселей датчик CMOS способен развивать скорость 165 кадров в секунду и более высокую частоту кадров при меньшем разрешении. Объектив с низким искажением 35 мм, f / 2.8, c-mount обеспечивает оптимальное увеличение и поле обзора. Объектив компактный и прочный с простым управлением и блокируемыми настройками, чтобы помочь учащимся сохранить настройки после калибровки. Камера устанавливается на скользящем кронштейне, чтобы быстро и легко перемещать область измерения в резервуаре.

Светодиодный источник и оптическая линза

Для обеспечения безопасного и надежного освещения используется светодиодный источник света. Подсветка мощностью 150 Вт обеспечивает интенсивность, необходимую для короткого времени экспозиции, используемого при PIV измерениях. Выход светодиодного источника связан с многомодовым оптоволоконным пучком. На выходном конце пучка, волокна расположены в ряд, чтобы создать линию света. С помощью линзы формируется «световой нож». Фокусную точку "светового ножа" можно легко отрегулировать, перемещая стержневую линзу вверх и вниз. Линза формирующая "световой нож" прикреплена к тому же скользящему кронштейну, что и камера, поэтому они перемещаются вместе для измерения в разных областях резервуара.

Насос, контроллер и форсунка.

Насос прост в эксплуатации и монтируется в бак через магнитное основание. Насос подключается к форсунке, напечатанной на 3D-принтере через резиновое уплотнение, что позволяет быстро и легко снимать или заменять форсунку. Благодаря этой гибкой конструкции учащиеся могут создавать и распечатывать свои собственные форсунки для создания и измерения различных потоков. Контроллер насоса обеспечивает быструю ручную регулировку и может быть адаптирован для внешнего управления для более сложных экспериментов. Форсунка имеет выпускное отверстие диаметром 5 см и обеспечивает плоский струйный профиль.

Технические характеристики:

Компонент	Модель	Примечание
Программное обеспечение	DynamicStudio EduPIV software	Base package 2D PIV Complete Image Processing Library POD MATLAB Link
Камера	FlowSense USB 2M-165	160 кадров в секунду Разрешение: 1920 x 1200 Интерфейс :USB 3.0
Объектив	35мм линза с низким искажением	Диафрагма: f/2.8 - f /16 Фокусное расстояние: 35мм Крепление: c-mount Блокируемые фокус и диафрагма
Светодиодный источник	EduPIV LED	Мощность: 150 Вт Напряжение: 110/220В
Оптическая линза	Fiber Light	Волоконно-оптический линейный световод Регулируемая фокусировка объектива Ширина "светового ножа" : 7,6 см Мин. толщина "светового ножа" : 4 мм
Насос		Производительность: 0.2 - 0.5 л/сек Напряжение питания: 12В
Форсунка		Диаметр выходного отверстия: 5см Диапазон расхода: 2 - 5 см/с
Резервуар		Размеры: 80 х 35 х 40 см Объем: 112 литров