PIV操作手册全新精选

1、PIV操作手册目录特别注意事项31 PIV设备连接41.1 设备连接原理图41.1.1 相机连接方法和注意事项41.1.2 同步器连接51.1.3 电脑连接62 PIV软件安装73 PIV74 PIV104.1 设备连接与采集操作104.2 数据查看方法124.3 数据分析方法134.3.1 IMAGE PROCESSING144.3.2 IMAGE CONVERSION154.3.3 Masking164.3.4 PIVSGNAL174.3.5 PLOTS224.3.6 COORDINATES234.3.7 Statistics234.3.8 VECTOF& DERIVATIVE24

2、4.3.9 COORDINATES274.3.10 选定气泡过程284.3.11 MATLAB连接口304.3.12 三维PIV分析30特别注意事项1激光非常危险，特别注意眼睛和相机安全，操作一定按照规 定方法执行。2使用激光器前，仔细检查各系统是否连接正确。3相机不能长时间连接电源，-不用的时候一定将电源线拔 掉。4用相机标定时，需要拆下滤光镜，此时不允许打开激光器，打开激光器前，必须安装上相机镜头盖。5做实验前一定要盖上滤光片6激光器必须每周至少使用一次，否则性能将下降。7实验时，不允许非实验人员在实验室停留。特别情况处理：有时会发生软件异常情况，这种情况下删除两个目录，即可恢复。c:pr

3、ogramDataDantec Dynamicsc:userdellAppDataLocalDantec Dynamics1 PIV设备连接1.1 设备连接原理图设备连接原理图1.1.1 相机连接方法和注意事项相机通过白色宽数据线连接电脑，用一黑色圆头线同时连接相机 电源和同步器，其中同步线连接线接同步器输出端 5 （OUT55）和6 （OUT6）o注意在不使用相机时（做完实验），一定要拔掉相机电源否则有 烧毁的危险。建议拔掉电源与插线板之间的连接。相机在使用中一定注意保护 CCD在有激光时，必须盖上镜头盖 （标定时）或者安装上滤光片（实验时），并且不能让激光直射或者 强反射到相机里面。相机镜

4、头可调节光圈大小和进行对焦。在完成对焦后不得移动和 旋转相机和相机镜头。相机系虢包括：谑光片,镰头、转或头、CCD机盒, 与电脑连接蚊据缝、相机电源线、与同步器连推线相机连接图1.1.2 同步器连接同步器负责连接电脑、相机和激光器。在同步器输入面，只需要 用宽数据线连接电脑的NI输出端。在同步器输出面，用控制电缆线 分别连接相机和双腔激光器。同步器输出面本系统中，1、3接口分别连接 A、B Clock, 3、4接口连接 Q-in。1.1.3 电脑连接 电脑连接相机和同步器。注意，本PIV软件配有专门的软件加密狗，外形像优盘。要使用 PIV系统就必须插上加密狗。必须注意保护加密狗，谨防有人误将加

5、 密狗带走。同时如果发生加密狗丢失，需要找到一份 PIV系统软件明细单, 向PIV公司重新购买加密狗。相机图像采 集线连接同步器控 制线连接电脑连接2 PIV软件安装首先安装64位操作系统，然后安装 DELLM动（WIN7系统中自 带趋动，不需要额外安装），然后安装DANTES司提供的PCle图形 采集卡驱动NI-IMAQ和同步器控制卡 PCI卡驱动DAQmx,再装PCIe 卡和PCI插入计算机，最后安装 Dynamic Studio软件dynamicstudio V3.0O只有在插上加密狗后，软件才能使用。3 PIV使用主要操作顺序3.1 开机前：开机前检查设备连线是否正确（同步器1,8只能

6、用一个），并打开所 有仪器的电源（相机、激光器，当然还有计算机）。3.2 开机步骤：（1）开启计算机（2）启动DynamicStudio操作软件。3 .两定步骤：a）检查相机镜头盖是否盖上，若没盖上，请盖上镜头盖。b）使激光器发光（一般只发射一腔激光即可，一般为为 Laser1）,用片 光找到要测量的平面；此时，注意保护眼睛，激光能量尽量小一些， 我们能看到激光即可。设置为单帧模式，Trigger rate用45Hz,点Preview。（Preview模式下 Number of images没用，激光用一直发光，直至 Stop亭止）。c）移动标定靶，使其在激光片光平面内，即标定靶所在平面为实际

7、要测量的平面；此时，注意保护眼睛，激光能量尽量小一些，我们能看到激光即可。d）关闭激光器（用激光器控制面板关闭），移去相机盖，运行DynamicStudio软件，切换到采集模式，运用“Free Run”模式调整 两个相机，使标定靶在两个相机拍摄区域的中间位置（即尽量使两 个相机的拍摄区域重合。此时相机不用滤光镜）；e）调焦。使两个相机很好地聚焦在标定靶上。f）检查连线（软件界面内）。Drill « Qfi SimrlvwiiEWI ning)运行单帧模式，采集一张图片，切换到Acquired Data栏(Menu-View-Acquired Data)e m <u'lt

8、ul Acquired DataiiniTAtinrid 1rll 尸工点击Save for Calibration,把数据存为标定数据；然后再分别向前和向后移动坐标靶对称的采集几个位置（一般 5个就可以），并记住这几个位置的Z值（第一张为Z= 0处）。（注意：坐标靶平面为 XY平面，坐标靶向靠近相机的方向移动为 Z的正方向）；h）采集并存储完成后，切换到分析模式,在所得图片上点击右键一Customized properties一选择Z选项框一确定；然后再右键点击图片 一Show Contents List 一这时可以看到所获取的几幅图片一点击每 一图片，在左下方的Properties栏里都可

9、以看到图片属性（这时多 了 Z项）一依次填入每个图片的Z值（图片与Z值必须对应正确）；备 国右键点击总图片一 Calibrate - Calibration - Image Model Fit(IMF)target选择标定板型号，imaging model 选择 direct linear transform，确定坐标轴 xy方向即可。 f Ok生成imf.dlt文件。将imf.dlt文件拉入图片中即可显现标定效果。显示过后，即看圆心 点与直线交叉点的重合度好不好，重合好就说明标定效果好。如果重合不好，则需要重新标定，直到满意为止。（标定时，注意拍摄图片亮度对标定结果的影响，如未标定成 功可看

10、提示是何问题） 对相机2采集的图片也进行相同操作。这样标定操作完成。标定拍摄时，最好是标定靶占满整个拍摄窗口。运用一个相机进行二维PIV标定时的步骤：A.把相机盖盖上（一定要盖上），打开激光器，用片光找到要测量的平面；B.在片光平面中放入一把尺子，并关闭激光，打开相机盖；C.运行DynamicStudio软件，新建一个Database并切换到采集模式，运用 “Free Ru4模式来调焦，使相机尽可能清楚的拍到尺子（此时相机不用 滤光镜）；D.选择单帧拍摄模式一采集图片数输入1 一点击Acquire采集图片（此时激光器可以用内触发，用自然光拍摄；也可以用外触发，但相机要加上滤 光片）一切换到Ac

11、quired Data栏一点击Save for Calibration,把数据存为 标定数据；E.采集并存储完成后，切换到分析模式，在所得图片上点击右键一 Measure Scale Factor一把图片中的 A和B分别拖到两个刻度上一选择 Absolute Distance 一输入A到B的距离一 OK3.4测试和数据分析：A.把相机加上滤光片,激光器按下Simmer （绿钮）和 Work（红钮）（做好发光准备）；8. DynamicStudio软件切换到Preview模式下，选择双帧拍摄模式一输入合适 的Time Between Pulse 一输入采集频率一调节激光器光源强度，使图像灰度分

12、布合理。双击采集图片，分析示踪粒子的密度，大小，跨帧时间是否合适等。分析方法，在图像上点击右键，选定 Display Options.如上右图，选网格大小，每个网格内有 5-8个粒子时PIV计算结果较为理想。 按键盘字母T,可自动在第1帧和第2帧切换，当一个粒子在两帧之间移动不超 过网格的1/2时，说明跨帧时间合适。C.输入采集图片数一点击 Acquire采集图片一切换到Acquired Data栏一点 击 Save in Database ；D.采集并存储完成后，切换到分析模式，进行分析，分析方法见后面介绍。4 PIV软件使用说明4.1 设备连接与采集操作4.1.1 激光器添加控制面板上-t

13、ools-light source wizard ,接下来进入添加步骤。按照提示进行操作-给定激光器名称（比如 vilite350 ）-选取Two carvities其余均采用默 认参数即可。1 . max trigger frequency 设置为 10HZ。2 .flash 1 to Q-switch1 delay 和 flash 2 to Q-switch2 delay 设为 555 科 s3 .Q-switch 1activation delay 和 Q-switch 2 activation delay 土匀设为 0.87 科 s.其余均采用默认设置即可。然后进入采集模式，在右侧控制

14、面板上选择synchronization Cables出现如下图所示：并且比下图多出两个相机接口，分别连接第五和第六个箭头即可。SynchrcmzatiQn CablesDevices S/nthranization Cables接入相机和同步器，选择 Create Default connection （告诉软件，硬件是怎么连接的）System ControlTimepml ses5000Trioaer rateNumber of images 10RnuhlFrflint Mode相机双帧模式与单帧模式i Acquired Oata- 平 x5sce inUatdbas«S3&#

15、39;. elorCalibrati-oriCfear BulTe-rs网网叵叵画画Animation intcr/al. ms曲 System Control + Acquired Data数据保存界面Time between pulses ：为激光器两腔之间的时间（只在双帧模式下适用），可以调节，根据拍摄图像粒子移动距离而定，一般保证示踪粒子在最小单元格（32*32）中移动1/4到1/2的时间为准。可调范围为几十纳秒到67000纳秒。注意：获得的图像中，每个单元格中的粒子数最好为5-8个，每个粒子所占的像素最好是2个左右。Trigger rate :拍摄频率，最高为 7.4。Number

16、of images :拍摄照片对的数量。其中Free Run为观测窗口，在单帧模式中，当激光机不发光，相机进行对焦时使用，其连续不停。其中Preview用于试拍摄，激光发光，其连续不停。可以观测激光能量和所加粒子浓度是否 合适。其中Acquire用于正式采集数据。注意标定时，一定将激光器关掉。在正式采集数据时，一 定先安装上滤光镜。使用Acquire正式采集后保存数据，如果是标定，选才S Save for Calibration o如果是PIV图像,选择 Save for Database。选才C Clear Buffers进行清除图片所占的内存。4.2 数据查看方法Database2010.

17、329£j Proj ECt 2010-03-3014©歌 3C 1 Project 201dMQI 1430fi&匕 国 Calibration#10.0W5.*20.143 S0.2S6 s士二0.429 筝#50.571 帛一*60714 s*7057!*31.000 &*91.1.43 $FlowSense 4M MkH- - H FlowSerte4M MkH 1 i " dz- 日产 Run 144j&：32 _日-Q#LT- 24832 PM回 R 01 Extract 10 kmags- 函 Adaptive Correla

18、tion 已二二,#10.QOT5* 20M3s* 3ONSfi!* 40429t* 50.S711三* 60.7145* 7。召 57$* 31.000s於1,1«5-#1, T=24S32 PM£3 Scalar DeriYBtiVB 1 口击 tm /忤 gr Run 14:543。4p Ruri 15g：形数据处理窗口在FlowSense上左双击出现对应图片，右击选择 Show Contents List （对后面所有右击，只要出现都适用）就可以看到对应图片对的列表；或选择Analysis进行分析工作（注意此时是进行图片的分析，与后面矢量图的分析有区别。）双击拍摄的

19、图片会出现下图，然后拖动蓝色的方块进行调节，就可以看到不太明显的粒子。调节图片灰度界面在 FlowSense上点右键选 Analyze.选 Image processing-ROI Extract,进入界面如下:在空白处点右键，点 Color Map And Histogram ,如右上图。调节直方图变换工具，在空白 处即可出现照的 PIV图像。拖动浅红色边框的四个角， 将需要计算的流场包括进去， 以后的计算只计算红色边框之 内的图像元素。若想得到正确的矢量图结果，需要注意以下步骤：此步骤的目的是得到较准确的piv两维流场图.特别是镜头与拍摄平面不垂直时，此步骤尤为重要.4.3.1 Image

20、 ProcessingBel set Ana L-si s M et h c drat eg orisImagf Conversi 0n MaskingPIV SignalL1F SignalLU勺卯露Vector & Deriwitwes PlotsSUtislksPartklt diara<t«ritatiQnLinksExportVolumetric All MethodsApplicable methodsE Image Arithmetic因 Define Ealante园mage 6斑ruingErQ Extract 国I Image Mtan 国mage

21、RR. 15 国）Image Min/Maic El F*atdr* Tracking 田mage Strtch 1 Image Histogram S Innage RMampiln 回mage Processing Litnary IPL：4.3数据分析方法图片像素分析界面rrrH-iApplicable rriethodEOKPnxeswnqConversionMaskingPIV SignalUF SignalLI SignalVector & DerivathresPlotsCoordinateStatistsParticle CharacterialiomLinks.Exp

22、ortVolurn trkAll MethodsneoOMau Single FrameMake Daub e FrameMakc Reverse FramesResolutionC-ancelImage Aritthmetic表示对像素的加减乘除运算。（例如当图片较暗的时候，可以对图片进行乘法运算）Define Image Balance定义片光的修正，进行片光平滑。Image Balancing可以把以前不容易看到的粒子能够显示出来。ROI Extract用于截取一部分分析用的图片区域。Image mean用于图片的某一像素平均计算。Image RMS图片像素的均方根计算。Image mi

23、n/max图片像素最小与最大计算。Image Stitch图片拼接（当流场较大时就可以采用此方法）Image Histogram 直方图Image Processing Library （IPD : 低通、高通其他选项请参考Help。4.3.2 Image ConversionSelect Analysis Method图片对应顺序转换界面Make Single Frame用于保存某一单帧。Make Double Frame用于更改所有帧的顺序。Make Reverse Frame由于反转图片顺序。Image Resolution用于改变图片的位数（颜色数）。4.3.3 Masking图片不需

24、要分析的区域，复杂划分工具界面点击De巾ne Mask进入分析区域划分界面有多种工具可供选择，显示红色的地方，在后面的运算中，将不会被分析计算。Image Masking进行图片的分析计算，同时忽略 Mask中选择的区域。（一般建议不对原图进行MASK,建议对原图进行 PIV分析后再对所得矢量图进行MASK。）4.3.4 PIV SignalSelect Anal . Ei< MethodApplicable methocEImage ProcessingImage Conversfon MakingPIV SignalL1F Signal LU Signal Vector 8i Oer

25、ivitives PlatsCoord inates StatisticsFartkle Char玳懂的tion LinksExport Volumetric A.II MethodsFloi'r SenseCrdss-CorrelationEl Adaptive Correlation i回|因点邛片egf i»rr«latiorElCros3-correlation t>etween 2cameras(aid)(Adaptive Correlation between 2 cameras因 FlenPTV圈 FleaPK1' between 2 c

26、smefasFeaturePIVE Parti de TracingPIV数据计算操作界面ROJ Ewtrart10 images* Define Mask 1 msge口 RoSertse-IM Mkll *2 ti；j.s如上图示，如果对原图进行 PIV计算，则将鼠标放在 1处，点右键分析；也可只对感兴趣的 区域进行PIV计算，这时将鼠标放在 2处，点右键分析。Cross-correlation不常用，不表。（与下面的菜单功能一致）Adaptive Correlation (生成矢量图)Adaptive Correlation自适应互相关法。点击将出现下面的界面。其中Final inter

27、rogation areasize是选择最小分辨的网格大小，一般建议32*32,64*64为宜。Overlap表示在更大的网格范围内寻找相关粒子进行计算，一般选择25%或者50%。其余选择框中，保持2为宜。在options 中，high accuracy subpixel refinement 用于粒子小于个像素时;Use deformingwindouws适用于大流速时的变形网格中，现在的PIV算法已经包含在内，可不选。其余选项可以保持默认状态，如果需要修改，请参考 Help。ED Recipe* Adaptive Correlation>Adaptive iorrelatianWin

28、dow/FilterValidnionInterrogation asIntrrQation Area OffsetActive Imaat Map AreaFinal interrogation area 929Honzontat Verticat89 pixek15160 22a 3264f 64' 256256OverlapHohaM* 50岛 *丫前匕成50： *Numbgof efinemerrt 旗即$ 2Initial intenogatiDri aiea size: 12fi x 12SInitial step2.Intermediate sttps2*TFinal s

29、tep2图Number at passes/stepLOptionsHigh accuracy fubpivel refinemenJ Use deforming windows.自适应互相关法选项图画 Recipe-<Adaptrv« CorrelaitioH>Adaptrve correlation过滤方法一般不用验证选项对 Peak validation 中 Minimun peak height relative to peak 选项，可以不用。如果使用，就设 为 1.08。Local Neighborhood Validation 选 Use Moving Av

30、erage（属于 PIV矢量的一种后处理方 法。None表示原始的PIV计算结论）其余选项最好不用。Average Correlation上图中，一般采用 Central difference方法，Forward difference用于LIF方法（激光诱发荧光 粒子测量方法，未购买。）用于粒子较少的时候，对多幅图片进行加权平均，得到一个图片的结果。FlexPIV初始界面FlexPIV用于自主绘制需要计算的网格。点击Edit进入下面的编辑状态。详细操作见Help。本操作的重点是右边的选择项的设置，网格中以绿点为中心。改变网格类型就相当于改变以中心为准的网格形状。其中Shape type为定义网

31、格类型：Wall 整个平面都不分析Grid普通网格Fals hole在普通网格内部网格进行加密分析，结合Grid网格使用。Hole在Grid内部划分不分析的区域，结合G rid网格使用。Grid options4.3.5 Plots生成图表、云图:Scalar Map将矢量图转为标量图（云图）Extract对比两个点的特点（差别）。Profile Plot对比两条线的差别。（矢量沿某一线上的变化，需要将矢量图先显示）Spectrum对某一点进行谱分析（能量密度分析）。4.3.6 CoordinatesGrid Interpolation将非结构化网格拟合成结构化网格4.3.7 Statisti

32、csImage Mean统计图像平均值Image RMS统计图像均方根Image Min/Max统计图像最小最大值4.3.8 Vector & Derivative本操作对矢量图有效Scalar Derivatives可以计算速度梯度，涡量等。Streamlines可以绘画流线。I因 Straamlirt&s."lO Recipe-<Line Integral Con/olLition>Options： 流线效果图 J Auto contrastEmbossDerive a texture map from s vector map.Seeding：C 5

33、MEENorin alLine Integral convolution可以画水纹图水纹效果图国 Vector Statist!cs.TtNurr vectors (FJ): Mean vector fU.VT Std. d&，-iation;10 of max 101 111.133, -0.759 r。QQ4, 口 口说 JPL Jlfl -效果图Vector Statistics统计平均流场国 Recipe-< Vector Statistics>Calcjlate_ the m&ar velocity vector (i.e. the mean for ea

34、ch component U, V aridW= the standard deviation of the mean crois-moments for compoent pairs 13t i Art 尸ihe+ f Af a 3 rki cHFi+i/rtiInput 10 irKtormwE (of B3 .- 7B vectors)In dud*All vectors1 _ All valid vectors incl.substitutes° All vslici, ngn-subrtitutcd vectors4.3.9 Coordinates只对矢量图有效Select Anasis MethodCategoriesApplicable methodsMaskingPJV Signal3D-PIVL1F 的nalVtctor & Derivatives PlotsCoordinatesStatisticsPartide Chararttri sationLinksExportAll Method*S vector Rjotatic»VMirro(hrtg 由