粒子图像测速（PIV）_Particle Image Velocimetry激光器方案-上海镭星激光

技术原理

粒子图像测速（PIV）是一种用于测量流体速度场的非接触式光学测量技术，基于对流体中示踪粒子的成像和分析来获取速度信息。将粒径合适、密度与流体相近的示踪粒子均匀散布在被测流体中，用脉冲激光片光源照亮测量区域内的粒子使其散射出明亮光线，通过高速摄像机以一定时间间隔记录粒子图像，再利用图像分析算法对相邻两帧图像中的粒子进行匹配和追踪，根据粒子在已知时间间隔内的位移计算速度场。

Insight

PIV 粒子图像测速：双脉冲激光器的同步与能量要求详解

PIV 实验拍不出清晰的速度场，十有八九问题出在光源系统。双脉冲激光器的能量、脉宽与两脉冲间隔，直接决定了互相关计算的成败。本文把 PIV 光源的选型要点一次讲清。

粒子图像测速（PIV）应用场景：Particle Image Velocimetry 实拍 — 粒子图像测速（PIV）（Particle Image Velocimetry）应用场景

PIV 的原理是在流场中撒播示踪粒子，用两束时间间隔极短（微秒量级）的脉冲激光片光先后照亮同一区域，相机记录两帧粒子图像，通过互相关算法计算粒子位移场，得到二维/三维速度分布。

双脉冲激光器是 PIV 的核心部件。两个脉冲必须来自同一台激光器的同一个光路（通过双脉冲激发或分光实现），否则两帧图像的光强分布不一致，互相关峰值会被污染。脉冲间隔可调范围要覆盖实验的速度量级：测 1 m/s 的水流需要百微秒间隔，测 500 m/s 的超声速气流则需要 1 微秒以内——间隔精度直接决定速度测量的动态范围。

片光质量决定测量区域内的能量均匀性。片光在测量窗口内的厚度均匀性和能量分布，影响粒子成像的信噪比一致性。我们的双脉冲 PIV 激光器针对这些痛点做了专项优化：单脉冲 200 mJ～1 J 可调、间隔微秒级精密可控、片光光学系统按测量域定制，已在国内多家风洞、水洞实验室稳定运行。