PIV操作流程详解

1、 PIV操操作手册册目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc259825386 特别注意意事项 PAGEREF _Toc259825386 h 33 HYPERLINK l _Toc259825387 1 PIIV设备备连接 PAGEREF _Toc259825387 h 44 HYPERLINK l _Toc259825388 1.1设设备连接接原理图图 PAGEREF _Toc259825388 h 4 HYPERLINK l _Toc259825389 1.1.1相机机连接方方法和注注意事项项 PAGEREF _Toc259825389 h 4 HYPERLI

2、NK l _Toc259825390 1.1.2同步步器连接接 PAGEREF _Toc259825390 h 5 HYPERLINK l _Toc259825391 1.1.3电脑脑连接 PAGEREF _Toc259825391 h 66 HYPERLINK l _Toc259825392 2 PIIV软件件安装 PAGEREF _Toc259825392 h 77 HYPERLINK l _Toc259825393 3 PIIV使用用主要操操作顺序序 PAGEREF _Toc259825393 h 7 HYPERLINK l _Toc259825394 4 PIIV软件件使用说说明 PA

3、GEREF _Toc259825394 h 9 HYPERLINK l _Toc259825395 4.1设设备连接接与采集集操作 PAGEREF _Toc259825395 h 99 HYPERLINK l _Toc259825396 4.2数数据查看看方法 PAGEREF _Toc259825396 h 111 HYPERLINK l _Toc259825397 4.3数数据分析析方法 PAGEREF _Toc259825397 h 112 HYPERLINK l _Toc259825398 4.3.1 IImagge PProccesssingg PAGEREF _Toc25982539

4、8 h 12 HYPERLINK l _Toc259825399 4.3.2 IImagge CConvverssionn PAGEREF _Toc259825399 h 14 HYPERLINK l _Toc259825400 4.3.3 MMaskkingg PAGEREF _Toc259825400 h 14 HYPERLINK l _Toc259825401 4.3.4 PPIV Siggnall PAGEREF _Toc259825401 h 15 HYPERLINK l _Toc259825402 4.3.5 PPlotts PAGEREF _Toc259825402 h 199

5、HYPERLINK l _Toc259825403 4.3.6 CCoorrdinnatees PAGEREF _Toc259825403 h 200 HYPERLINK l _Toc259825404 4.3.7 SStattistticss PAGEREF _Toc259825404 h 20 HYPERLINK l _Toc259825405 4.3.8 VVecttor & DDeriivattivee PAGEREF _Toc259825405 h 21 HYPERLINK l _Toc259825406 4.3.9 CCoorrdinnatees PAGEREF _Toc25982

6、5406 h 244 HYPERLINK l _Toc259825407 4.3.10 选定气气泡过程程 PAGEREF _Toc259825407 h 25 HYPERLINK l _Toc259825408 4.3.11 Mattlabb连接口口 PAGEREF _Toc259825408 h 25 HYPERLINK l _Toc259825409 4.3.12 三维PIIV分析析 PAGEREF _Toc259825409 h 25特别注意意事项1 激光光非常危危险，特特别注意意眼睛和和相机安安全，操操作一定定按照规规定方法法执行。2 使用用激光器器前，仔仔细检查查各系统统是否连连接正

7、确确。3 相机机不能长长时间连连接电源源，不用的的时候一一定将电电源线拔拔掉。4 用相相机标定定时，需需要拆下下滤光镜镜，此时时不允许许打开激激光器，打开激激光器前前，必须须安装上上相机镜镜头盖。5 做实实验前一一定要盖盖上滤光光片6 激光光器必须须每周至至少使用用一次，否则性性能将下下降。7 实验验时，不不允许非非实验人人员在实实验室停停留。特别情况况处理：有时会发发生软件件异常情情况，这这种情况况下删除除两个目目录，即即可恢复复。c:pproggrammDattaDDanttec Dynnamiicsc:uuserrdeellApppDattaLLocaalDDanttec Dynnami

8、ics1 PIIV设备备连接1.1设设备连接接原理图图设备连接接原理图图1.1.1相机连连接方法法和注意意事项相机通过过白色宽宽数据线线连接电电脑，用用一黑色色圆头线线同时连连接相机机电源和和同步器器，其中中同步线线连接线线接同步步器输出出端5（OUTT5）和和6（OOUT66）。注意在不不使用相相机时（做完实实验），一定要要拔掉相相机电源源否则有有烧毁的的危险。建议拔拔掉电源源与插线线板之间间的连接接。相机在使使用中一一定注意意保护CCCD，在有激激光时，必须盖盖上镜头头盖（标标定时）或者安安装上滤滤光片（实验时时），并并且不能能让激光光直射或或者强反射到相相机里面面。相机镜头头可调节节光圈

9、大大小和进进行对焦焦。在完完成对焦焦后不得得移动和和旋转相相机和相相机镜头头。相机连接接图1.1.2同步器器连接同步器负负责连接接电脑、相机和和激光器器。在同同步器输输入面，只需要要用宽数数据线连连接电脑脑的NII输出端端。在同同步器输输出面，用控制制电缆线线分别连连接相机机和双腔腔激光器器。同步器输输出面本系统中中，1、3接口口分别连连接A、B CClocck，33、4接接口连接接Q-iin。1.1.3电脑连连接电脑连接接相机和和同步器器。注意，本本PIVV软件配配有专门门的软件件加密狗狗，外形形像优盘盘。要使使用PIIV系统统就必须须插上加加密狗。必须须注意保保护加密密狗，谨防防有人误误将

10、加密密狗带走。同时如果果发生加加密狗丢丢失，需需要找到到一份PPIV系系统软件件明细单单，向PIVV公司重重新购买买加密狗狗。电脑连接接2 PIIV软件件安装首先安装装64位位操作系系统，然然后安装装DELLL驱动动（WIIN7系系统中自自带趋动动，不需需要额外外安装），然后后安装DDANTTEC公公司提供供的PCCle图图形采集集卡驱动动NI-IMAAQ和同同步器控控制卡PPCI卡卡驱动DAAQmxx，再装PPCIee卡和PPCI插插入计算算机，最最后安装装Dynnamiic SStuddio软软件dyynammicsstuddio V3.0。只有在插插上加密密狗后，软件才才能使用用。3 P

11、IIV使用用主要操操作顺序序3.1开开机前: 开机前前检查设设备连线线是否正正确(同步器器1,88只能用用一个)，并打打开所有有仪器的的电源（相机、激光器器，当然然还有计计算机）。3.2开开机步骤骤:（1）开开启计算算机（22）启动动DynnamiicSttudiio操作作软件。3.3标标定步骤骤:检查相机机镜头盖盖是否盖盖上，若若没盖上上，请盖盖上镜头头盖。使激光器器发光（一般只发发射一腔腔激光即即可，一一般为为为Lasser11），用用片光找找到要测测量的平平面；此此时，注注意保护护眼睛，激光能能量尽量量小一些些，我们们能看到到激光即即可。设置为单单帧模式式，Trriggger ratte

12、 用用455Hz，点Prreviiew。(Prreviiew模模式下NNumbber of imaagess 没用用，激光光用一直直发光，直至SStopp停止)。移动标定定靶，使使其在激激光片光光平面内内，即标标定靶所所在平面面为实际际要测量量的平面面；此时时，注意意保护眼眼睛，激激光能量量尽量小小一些，我们能能看到激激光即可可。关闭激光光器（用激激光器控控制面板板关闭），移去去相机盖盖，运行行DynnamiicSttudiio软件件，切换换到采集集模式，运用“Freee RRun”模式调调整两个个相机，使标定定靶在两两个相机机拍摄区区域的中中间位置置（即尽量量使两个个相机的的拍摄区区域重合合

13、。此时时相机不不用滤光光镜）；调焦。使使两个相相机很好好地聚焦在在标定靶靶上。检查连线线（软件件界面内内）。运行单帧帧模式，采集一一张图片片，切换换到Accquiiredd Daata栏栏(MeenuViiewAccquiiredd Daata)点击Saave forr Caalibbrattionn，把数数据存为为标定数数据；然然后再分分别向前前和向后后移动坐坐标靶对对称的采采集几个个位置（一般55个就可可以），并记住住这几个个位置的的Z值（第一张张为Z0处）。（注注意：坐坐标靶平平面为XXY平面面，坐标标靶向靠靠近相机机的方向向移动为为Z的正正方向）；采集并存存储完成成后，切切换到分分析模

14、式式，在所所得图片片上点击击右键Cusstommizeed ppropperttiess选择ZZ选项框框确定；然后再再右键点点击图片片Shoow CConttentts LListt这时可可以看到到所获取取的几幅幅图片点击每每一图片片，在左左下方的的Prooperrtiees栏里里都可以以看到图图片属性性（这时时多了ZZ项）依次填填入每个个图片的的Z值（图片与与Z值必必须对应应正确）；右键点击击总图片片CallibrrateeCallibrratiionImaage Moddel Fitt(IMMF)tarrgett选择标标定板型型号，iimaggingg moodell 选择择dirrect

15、t liineaar ttrannsfoorm，确定坐坐标轴xxy方向向即可。Ok生成成imff.dllt文件件。将iimf.dltt文件拉拉入图片片中即可可显现标标定效果果。显示示过后，即看圆圆心点与与直线交交叉点的的重合度度好不好好，重合合好就说说明标定定效果好好。如果果重合不不好，则则需要重重新标定定，直到到满意为为止。（标定定时，注注意拍摄摄图片亮亮度对标标定结果果的影响响，如未未标定成成功可看看提示是是何问题题）对相相机2采采集的图图片也进进行相同同操作。这样标标定操作作完成。标定拍摄摄时，最最好是标定靶靶占满整整个拍摄摄窗口。运用一个个相机进进行二维维PIVV标定时时的步骤骤：把相

16、机盖盖盖上（一定要要盖上），打开开激光器器，用片片光找到到要测量量的平面面；在片光平平面中放放入一把把尺子，并关闭闭激光，打开相相机盖；运行DyynammicSStuddio软软件，新新建一个个Dattabaase并并切换到到采集模模式，运运用“Freee RRun”模式来来调焦，使相机机尽可能能清楚的的拍到尺尺子（此此时相机机不用滤滤光镜）；选择单帧帧拍摄模模式采集图图片数输输入1点击AAcquuiree采集图图片（此此时激光光器可以以用内触触发，用用自然光光拍摄；也可以以用外触触发，但但相机要要加上滤滤光片）切换到到Acqquirred Datta栏点击SSavee foor CCalii

17、braatioon，把把数据存存为标定定数据； 采集并存存储完成成后，切切换到分分析模式式，在所所得图片片上点击击右键Meaasurre SScalle FFacttor把图片片中的AA和B分分别拖到到两个刻刻度上选择AAbsoolutte DDisttancce输入AA到B的的距离OK；3.4测测试和数数据分析析:A把相相机加上上滤光片片，激光光器按下下Simmmerr（绿钮钮）和WWorkk(红钮)（做好好发光准准备）；B.DyynammicSStuddio软软件切换换到Prreviiew模模式下，选择双双帧拍摄摄模式输入合合适的TTimee Beetweeen Pullse输入采采集频率

18、率调节激激光器光光源强度度，使图图像灰度度分布合合理。双双击采集集图片，分析示示踪粒子子的密度度，大小小，跨帧帧时间是是否合适适等。分析方法法，在图图像上点点击右键键，选定定Dissplaay OOptiionss如上右图图，选网网格大小小，每个个网格内内有5-8个粒粒子时PPIV计计算结果果较为理理想。按按键盘字字母T，可自动动在第11帧和第第2帧切换换，当一一个粒子子在两帧帧之间移移动不超超 过网网格的11/2时时，说明明跨帧时时间合适适。C输入入采集图图片数点击AAcquuiree采集图图片切换到到Acqquirred Datta栏点击SSavee innDattabaase；D采集集并

19、存储储完成后后，切换换到分析析模式，进行分分析，分分析方法法见后面面介绍。4 PIIV软件件使用说说明4.1设设备连接接与采集集操作4.1.1 激激光器添添加 控制制面板上上tooolsllighht ssourrce wizzardd，接下下来进入入添加步步骤。按照提示示进行操操作给定定激光器器名称（比如vviliite3350）选取取Twoo caarviitiees其余均均采用默默认参数数即可。1.maax ttrigggerr frrequuenccy设置置为100HZ。2.fllashh 1 to Qswwitcch1 dellay和和flaash 2 tto QQswiitchh2

20、 ddelaay 设设为5555s3.Qsswittch 1acctivvatiion dellay和和Qswwitcch 22 acctivvatiion dellay均均设为00.877s.其余均采采用默认认设置即即可。然后进入入采集模模式，在在右侧控控制面板板上选择择synnchrroniizattionn Caablees 出出现如下下图所示示：并且且比下图图多出两两个相机机接口，分别连连接第五五和第六六个箭头头即可。接入相机机和同步步器，选选择Crreatte DDefaaultt coonneectiion（告诉软软件，硬硬件是怎怎么连接接的）相机双帧帧模式与与单帧模模式数据保存存

21、界面Timee beetweeen pullsess：为激激光器两两腔之间间的时间间（只在在双帧模模式下适适用）,可以调调节，根根据拍摄摄图像粒粒子移动动距离而而定，一一般保证证示踪粒粒子在最最小单元元格（332*332）中中移动11/4到到1/22的时间间为准。可调范范围为几几十纳秒秒到6770000纳秒。注意：获获得的图图像中，每个单单元格中中的粒子子数最好好为5-8个，每个粒粒子所占占的像素素最好是是2个左左右。Trigggerr raate：拍摄频频率，最最高为77.4。Numbber of imaagess：拍摄照照片对的的数量。其中Frree Runn为观测窗窗口，在在单帧模模式中

22、，当激光机机不发光光，相机机进行对对焦时使使用，其其连续不不停。其中Prreviiew 用于试试拍摄，激光发发光，其其连续不不停。可可以观测测激光能能量和所所加粒子子浓度是是否合适适。其中Accquiire用用于正式式采集数数据。注注意标定定时，一一定将激激光器关关掉。在在正式采采集数据据时，一一定先安安装上滤滤光镜。使用Accquiire正正式采集集后保存存数据，如果是是标定，选择SSavee foor CCaliibraatioon。如如果是PPIV图图像，选选择Saave forr Daatabbasee。选择Cllearr Buuffeers进进行清除除图片所所占的内内存。4.2数数据

23、查看看方法数据处理理窗口在FloowSeensee上左双双击出现现对应图图片，右右击选择择Shoow CConttentts LListt（对后后面所有有右击，只要出出现都适适用）就就可以看看到对应应图片对对的列表表；或选选择Annalyysiss进行分分析工作作（注意意此时是是进行图图片的分分析，与与后面矢矢量图的的分析有有区别。）双击拍摄摄的图片片会出现现下图，然后拖拖动蓝色色的方块块进行调调节，就就可以看看到不太太明显的的粒子。调节图片片灰度界界面在FloowSeensee上点右右键选AAnallyzee选Imaage proocesssinngROII Exxtraact，进入界界面如

24、下下：在空白处处点右键键，点CColoor MMap Andd Hiistoograam，如如右上图图。调节节直方图图变换工工具，在在空白处处即可出出现照的的PIVV图像。拖动浅红红色边框框的四个个角，将将需要计计算的流流场包括括进去，以后的的计算只只计算红红色边框框之内的的图像元元素。4.3数数据分析析方法若想得到到正确的的矢量图图结果,需要注注意以下下步骤:此步骤的的目的是是得到较较准确的的PIVV两维流流场图.特别是是镜头与与拍摄平平面不垂垂直时,此步骤骤尤为重重要.4.3.1 IImagge PProccesssingg图片像素素分析界界面Imagge AArittthmmetiic

25、表表示对像像素的加加减乘除除运算。（例如如当图片片较暗的的时候，可以对对图片进进行乘法法运算）Defiine Imaage Ballancce定义义片光的的修正，进行片片光平滑滑。Imagge BBalaanciing 可以把把以前不不容易看看到的粒粒子能够够显示出出来。ROI Exttracct用于于截取一一部分分分析用的的图片区区域。Imagge mmeann用于图图片的某某一像素素平均计计算。Imagge RRMS图图片像素素的均方方根计算算。Imagge mmin/maxx图片像像素最小小与最大大计算。Imagge SStittch 图片拼拼接（当当流场较较大时就就可以采采用此方方法）

26、Imagge HHisttogrram 直方图图Imagge PProccesssingg Liibraary（IPLL）：低低通、高高通其他选项项请参考考Hellp。4.3.2 IImagge CConvverssionn图片对应应顺序转转换界面面Makee Siinglle FFramme用于于保存某某一单帧帧。Makee Dooublle FFramme用于于更改所所有帧的的顺序。Makee Reeverrse Fraame 由于反反转图片片顺序。Imagge RResooluttionn用于改改变图片片的位数数(颜色数数)。4.3.3 MMaskkingg图片不需需要分析析的区域域，复

27、杂杂划分工工具界面面点击Deefinne MMaskk进入分分析区域域划分界界面有多种工工具可供供选择，显示红红色的地地方，在在后面的的运算中中，将不不会被分分析计算算。Imagge MMaskkingg 进行行图片的的分析计计算，同同时忽略略Massk中选选择的区区域。（一般建建议不对对原图进进行MAASK，建议对对原图进进行PIIV分析析后再对对所得矢矢量图进进行MAASK。）4.3.4 PPIV SiggnallPIV数数据计算算操作界界面如上图示示，如果果对原图图进行PPIV计计算，则则将鼠标标放在11处，点点右键分分析；也也可只对对感兴趣趣的区域域进行PPIV计计算，这这时将鼠鼠标放

28、在在2处，点点右键分分析。Crosss-ccorrrelaatioon不常用，不表。（与下面面的菜单单功能一一致）。Adapptivve CCorrrelaatioon（生生成矢量量图）Adapptivve CCorrrelaatioon自适适应互相相关法。点点击将出出现下面面的界面面。其中中Finnal intterrrogaatioon aareaa siize 是选择择最小分分辨的网网格大小小，一般般建议322*322,644*644为宜。Oveerlaap 表表示在更更大的网网格范围围内寻找找相关粒粒子进行行计算，一般选选择255%或者者50%。其余余选择框框中，保保持2为为宜。在在o

29、pttionns中，higgh aaccuuraccy ssubppixeel rrefiinemmentt 用于于粒子小小于一个个像素时时；Usse ddefoormiing winndouuws适适用于大大流速时时的变形形网格中中，现在在的PIIV算法法已经包包含在内内，可不不选。其余选选项可以以保持默默认状态态，如果果需要修修改，请请参考HHelpp。自适应互互相关法选项项图过滤方法法一般不不用验证选项项对Peaak vvaliidattionn中Miinimmun peaak hheigght rellatiive to peaak选项项，可以以不用。如果使使用，就就设为11.088。

30、Locaal NNeigghboorhoood Vallidaatioon选Usee Moovinng AAverragee(属于于PIVV矢量的的一种后后处理方方法。NNonee表示原原始的PPIV计计算结论论)其余选选项最好好不用。Averragee Coorreelattionn上图中，一般采采用Ceentrral diffferrencce 方方法，FForwwardd diiffeerennce用用于LIIF方法法（激光光诱发荧荧光粒子子测量方方法，未未购买。）用于粒子子较少的的时候，对多幅幅图片进进行加权权平均，得到一一个图片片的结果果。FlexxPIVV初始界面面FlexxPIV

31、V用于自自主绘制制需要计计算的网网格。点点击Eddit进进入下面面的编辑辑状态。详细操操作见HHelpp。本操作的的重点是是右边的的选择项项的设置置，网格格中以绿绿点为中中心。改改变网格格类型就就相当于于改变以以中心为为准的网网格形状状。其中Shhapee tyype为为定义网网格类型型：Walll整个个平面都都不分析析 Grrid普通通网格 Faals holle在普通通网格内内部网格格进行加加密分析析，结合合riid网格格使用。Holee在GGridd内部划划分不分分析的区区域,结结合rrid网网格使用用。Gridd opptioons 4.3.5 Ploots生成图表表、云图图：Scallar Mapp 将矢矢量图转转为标量量图（云云图）。Extrractt 对比比两个点点的特点点（差别别）。Proffilee Pllot 对比两两条线的的差别。（矢量量沿某一一线上的的变化，需要将将矢量图图先显示示）。Specctruum 对对某一点点进行谱谱分析（能量密密度分析析）。4.3.6 CooorddinaatessGrrid