PIV操作流程詳解

1、 PIV操操作手冊冊目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc259825386 特別注意意事項 PAGEREF _Toc259825386 h 33 HYPERLINK l _Toc259825387 1 PIIV設(shè)備備連接 PAGEREF _Toc259825387 h 44 HYPERLINK l _Toc259825388 1.1設(shè)設(shè)備連接接原理圖圖 PAGEREF _Toc259825388 h 4 HYPERLINK l _Toc259825389 1.1.1相機機連接方方法和注注意事項項 PAGEREF _Toc259825389 h 4 HYPERLI

2、NK l _Toc259825390 1.1.2同步步器連接接 PAGEREF _Toc259825390 h 5 HYPERLINK l _Toc259825391 1.1.3電腦腦連接 PAGEREF _Toc259825391 h 66 HYPERLINK l _Toc259825392 2 PIIV軟件件安裝 PAGEREF _Toc259825392 h 77 HYPERLINK l _Toc259825393 3 PIIV使用用主要操操作順序序 PAGEREF _Toc259825393 h 7 HYPERLINK l _Toc259825394 4 PIIV軟件件使用說說明 PA

3、GEREF _Toc259825394 h 9 HYPERLINK l _Toc259825395 4.1設(shè)設(shè)備連接接與采集集操作 PAGEREF _Toc259825395 h 99 HYPERLINK l _Toc259825396 4.2數(shù)數(shù)據(jù)查看看方法 PAGEREF _Toc259825396 h 111 HYPERLINK l _Toc259825397 4.3數(shù)數(shù)據(jù)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 選定氣氣泡過程程 PAGEREF _Toc259825407 h 25 HYPERLINK l _Toc259825408 4.3.11 Mattlabb連接口口 PAGEREF _Toc259825408 h 25 HYPERLINK l _Toc259825409 4.3.12 三維PIIV分析析 PAGEREF _Toc259825409 h 25特別注意意事項1 激光光非常危危險，特特別注意意眼睛和和相機安安全，操操作一定定按照規(guī)規(guī)定方法法執(zhí)行。2 使用用激光器器前，仔仔細檢查查各系統(tǒng)統(tǒng)是否連連接正

7、確確。3 相機機不能長長時間連連接電源源，不用的的時候一一定將電電源線拔拔掉。4 用相相機標定定時，需需要拆下下濾光鏡鏡，此時時不允許許打開激激光器，打開激激光器前前，必須須安裝上上相機鏡鏡頭蓋。5 做實實驗前一一定要蓋蓋上濾光光片6 激光光器必須須每周至至少使用用一次，否則性性能將下下降。7 實驗驗時，不不允許非非實驗人人員在實實驗室停停留。特別情況況處理：有時會發(fā)發(fā)生軟件件異常情情況，這這種情況況下刪除除兩個目目錄，即即可恢復(fù)復(fù)。c:pproggrammDattaDDanttec Dynnamiicsc:uuserrdeellApppDattaLLocaalDDanttec Dynnami

8、ics1 PIIV設(shè)備備連接1.1設(shè)設(shè)備連接接原理圖圖設(shè)備連接接原理圖圖1.1.1相機連連接方法法和注意意事項相機通過過白色寬寬數(shù)據(jù)線線連接電電腦，用用一黑色色圓頭線線同時連連接相機機電源和和同步器器，其中中同步線線連接線線接同步步器輸出出端5（OUTT5）和和6（OOUT66）。注意在不不使用相相機時（做完實實驗），一定要要拔掉相相機電源源否則有有燒毀的的危險。建議拔拔掉電源源與插線線板之間間的連接接。相機在使使用中一一定注意意保護CCCD，在有激激光時，必須蓋蓋上鏡頭頭蓋（標標定時）或者安安裝上濾濾光片（實驗時時），并并且不能能讓激光光直射或或者強反射到相相機里面面。相機鏡頭頭可調(diào)節(jié)節(jié)光圈

9、大大小和進進行對焦焦。在完完成對焦焦后不得得移動和和旋轉(zhuǎn)相相機和相相機鏡頭頭。相機連接接圖1.1.2同步器器連接同步器負負責連接接電腦、相機和和激光器器。在同同步器輸輸入面，只需要要用寬數(shù)數(shù)據(jù)線連連接電腦腦的NII輸出端端。在同同步器輸輸出面，用控制制電纜線線分別連連接相機機和雙腔腔激光器器。同步器輸輸出面本系統(tǒng)中中，1、3接口口分別連連接A、B CClocck，33、4接接口連接接Q-iin。1.1.3電腦連連接電腦連接接相機和和同步器器。注意，本本PIVV軟件配配有專門門的軟件件加密狗狗，外形形像優(yōu)盤盤。要使使用PIIV系統(tǒng)統(tǒng)就必須須插上加加密狗。必須須注意保保護加密密狗，謹防防有人誤誤將

10、加密密狗帶走。同時如果果發(fā)生加加密狗丟丟失，需需要找到到一份PPIV系系統(tǒng)軟件件明細單單，向PIVV公司重重新購買買加密狗狗。電腦連接接2 PIIV軟件件安裝首先安裝裝64位位操作系系統(tǒng)，然然后安裝裝DELLL驅(qū)動動（WIIN7系系統(tǒng)中自自帶趨動動，不需需要額外外安裝），然后后安裝DDANTTEC公公司提供供的PCCle圖圖形采集集卡驅(qū)動動NI-IMAAQ和同同步器控控制卡PPCI卡卡驅(qū)動DAAQmxx，再裝PPCIee卡和PPCI插插入計算算機，最最后安裝裝Dynnamiic SStuddio軟軟件dyynammicsstuddio V3.0。只有在插插上加密密狗后，軟件才才能使用用。3 P

11、IIV使用用主要操操作順序序3.1開開機前: 開機前前檢查設(shè)設(shè)備連線線是否正正確(同步器器1,88只能用用一個)，并打打開所有有儀器的的電源（相機、激光器器，當然然還有計計算機）。3.2開開機步驟驟:（1）開開啟計算算機（22）啟動動DynnamiicSttudiio操作作軟件。3.3標標定步驟驟:檢查相機機鏡頭蓋蓋是否蓋蓋上，若若沒蓋上上，請蓋蓋上鏡頭頭蓋。使激光器器發(fā)光（一般只發(fā)發(fā)射一腔腔激光即即可，一一般為為為Lasser11），用用片光找找到要測測量的平平面；此此時，注注意保護護眼睛，激光能能量盡量量小一些些，我們們能看到到激光即即可。設(shè)置為單單幀模式式，Trriggger ratte

12、 用用455Hz，點Prreviiew。(Prreviiew模模式下NNumbber of imaagess 沒用用，激光光用一直直發(fā)光，直至SStopp停止)。移動標定定靶，使使其在激激光片光光平面內(nèi)內(nèi)，即標標定靶所所在平面面為實際際要測量量的平面面；此時時，注意意保護眼眼睛，激激光能量量盡量小小一些，我們能能看到激激光即可可。關(guān)閉激光光器（用激激光器控控制面板板關(guān)閉），移去去相機蓋蓋，運行行DynnamiicSttudiio軟件件，切換換到采集集模式，運用“Freee RRun”模式調(diào)調(diào)整兩個個相機，使標定定靶在兩兩個相機機拍攝區(qū)區(qū)域的中中間位置置（即盡量量使兩個個相機的的拍攝區(qū)區(qū)域重合合

13、。此時時相機不不用濾光光鏡）；調(diào)焦。使使兩個相相機很好好地聚焦在在標定靶靶上。檢查連線線（軟件件界面內(nèi)內(nèi)）。運行單幀幀模式，采集一一張圖片片，切換換到Accquiiredd Daata欄欄(MeenuViiewAccquiiredd Daata)點擊Saave forr Caalibbrattionn，把數(shù)數(shù)據(jù)存為為標定數(shù)數(shù)據(jù)；然然后再分分別向前前和向后后移動坐坐標靶對對稱的采采集幾個個位置（一般55個就可可以），并記住住這幾個個位置的的Z值（第一張張為Z0處）。（注注意：坐坐標靶平平面為XXY平面面，坐標標靶向靠靠近相機機的方向向移動為為Z的正正方向）；采集并存存儲完成成后，切切換到分分析模

14、式式，在所所得圖片片上點擊擊右鍵Cusstommizeed ppropperttiess選擇ZZ選項框框確定；然后再再右鍵點點擊圖片片Shoow CConttentts LListt這時可可以看到到所獲取取的幾幅幅圖片點擊每每一圖片片，在左左下方的的Prooperrtiees欄里里都可以以看到圖圖片屬性性（這時時多了ZZ項）依次填填入每個個圖片的的Z值（圖片與與Z值必必須對應(yīng)應(yīng)正確）；右鍵點擊擊總圖片片CallibrrateeCallibrratiionImaage Moddel Fitt(IMMF)tarrgett選擇標標定板型型號，iimaggingg moodell 選擇擇dirrect

15、t liineaar ttrannsfoorm，確定坐坐標軸xxy方向向即可。Ok生成成imff.dllt文件件。將iimf.dltt文件拉拉入圖片片中即可可顯現(xiàn)標標定效果果。顯示示過后，即看圓圓心點與與直線交交叉點的的重合度度好不好好，重合合好就說說明標定定效果好好。如果果重合不不好，則則需要重重新標定定，直到到滿意為為止。（標定定時，注注意拍攝攝圖片亮亮度對標標定結(jié)果果的影響響，如未未標定成成功可看看提示是是何問題題）對相相機2采采集的圖圖片也進進行相同同操作。這樣標標定操作作完成。標定拍攝攝時，最最好是標定靶靶占滿整整個拍攝攝窗口。運用一個個相機進進行二維維PIVV標定時時的步驟驟：把相

16、機蓋蓋蓋上（一定要要蓋上），打開開激光器器，用片片光找到到要測量量的平面面；在片光平平面中放放入一把把尺子，并關(guān)閉閉激光，打開相相機蓋；運行DyynammicSStuddio軟軟件，新新建一個個Dattabaase并并切換到到采集模模式，運運用“Freee RRun”模式來來調(diào)焦，使相機機盡可能能清楚的的拍到尺尺子（此此時相機機不用濾濾光鏡）；選擇單幀幀拍攝模模式采集圖圖片數(shù)輸輸入1點擊AAcquuiree采集圖圖片（此此時激光光器可以以用內(nèi)觸觸發(fā)，用用自然光光拍攝；也可以以用外觸觸發(fā)，但但相機要要加上濾濾光片）切換到到Acqquirred Datta欄點擊SSavee foor CCalii

17、braatioon，把把數(shù)據(jù)存存為標定定數(shù)據(jù)； 采集并存存儲完成成后，切切換到分分析模式式，在所所得圖片片上點擊擊右鍵Meaasurre SScalle FFacttor把圖片片中的AA和B分分別拖到到兩個刻刻度上選擇AAbsoolutte DDisttancce輸入AA到B的的距離OK；3.4測測試和數(shù)數(shù)據(jù)分析析:A把相相機加上上濾光片片，激光光器按下下Simmmerr（綠鈕鈕）和WWorkk(紅鈕)（做好好發(fā)光準準備）；B.DyynammicSStuddio軟軟件切換換到Prreviiew模模式下，選擇雙雙幀拍攝攝模式輸入合合適的TTimee Beetweeen Pullse輸入采采集頻率

18、率調(diào)節(jié)激激光器光光源強度度，使圖圖像灰度度分布合合理。雙雙擊采集集圖片，分析示示蹤粒子子的密度度，大小小，跨幀幀時間是是否合適適等。分析方法法，在圖圖像上點點擊右鍵鍵，選定定Dissplaay OOptiionss如上右圖圖，選網(wǎng)網(wǎng)格大小小，每個個網(wǎng)格內(nèi)內(nèi)有5-8個粒粒子時PPIV計計算結(jié)果果較為理理想。按按鍵盤字字母T，可自動動在第11幀和第第2幀切換換，當一一個粒子子在兩幀幀之間移移動不超超 過網(wǎng)網(wǎng)格的11/2時時，說明明跨幀時時間合適適。C輸入入采集圖圖片數(shù)點擊AAcquuiree采集圖圖片切換到到Acqquirred Datta欄點擊SSavee innDattabaase；D采集集并

19、存儲儲完成后后，切換換到分析析模式，進行分分析，分分析方法法見后面面介紹。4 PIIV軟件件使用說說明4.1設(shè)設(shè)備連接接與采集集操作4.1.1 激激光器添添加 控制制面板上上tooolsllighht ssourrce wizzardd，接下下來進入入添加步步驟。按照提示示進行操操作給定定激光器器名稱（比如vviliite3350）選取取Twoo caarviitiees其余均均采用默默認參數(shù)數(shù)即可。1.maax ttrigggerr frrequuenccy設(shè)置置為100HZ。2.fllashh 1 to Qswwitcch1 dellay和和flaash 2 tto QQswiitchh2

20、 ddelaay 設(shè)設(shè)為5555s3.Qsswittch 1acctivvatiion dellay和和Qswwitcch 22 acctivvatiion dellay均均設(shè)為00.877s.其余均采采用默認認設(shè)置即即可。然后進入入采集模模式，在在右側(cè)控控制面板板上選擇擇synnchrroniizattionn Caablees 出出現(xiàn)如下下圖所示示：并且且比下圖圖多出兩兩個相機機接口，分別連連接第五五和第六六個箭頭頭即可。接入相機機和同步步器，選選擇Crreatte DDefaaultt coonneectiion（告訴軟軟件，硬硬件是怎怎么連接接的）相機雙幀幀模式與與單幀模模式數(shù)據(jù)保存存

21、界面Timee beetweeen pullsess：為激激光器兩兩腔之間間的時間間（只在在雙幀模模式下適適用）,可以調(diào)調(diào)節(jié)，根根據(jù)拍攝攝圖像粒粒子移動動距離而而定，一一般保證證示蹤粒粒子在最最小單元元格（332*332）中中移動11/4到到1/22的時間間為準。可調(diào)范范圍為幾幾十納秒秒到6770000納秒。注意：獲獲得的圖圖像中，每個單單元格中中的粒子子數(shù)最好好為5-8個，每個粒粒子所占占的像素素最好是是2個左左右。Trigggerr raate：拍攝頻頻率，最最高為77.4。Numbber of imaagess：拍攝照照片對的的數(shù)量。其中Frree Runn為觀測窗窗口，在在單幀模模式中

22、，當激光機機不發(fā)光光，相機機進行對對焦時使使用，其其連續(xù)不不停。其中Prreviiew 用于試試拍攝，激光發(fā)發(fā)光，其其連續(xù)不不停?？煽梢杂^測測激光能能量和所所加粒子子濃度是是否合適適。其中Accquiire用用于正式式采集數(shù)數(shù)據(jù)。注注意標定定時，一一定將激激光器關(guān)關(guān)掉。在在正式采采集數(shù)據(jù)據(jù)時，一一定先安安裝上濾濾光鏡。使用Accquiire正正式采集集后保存存數(shù)據(jù)，如果是是標定，選擇SSavee foor CCaliibraatioon。如如果是PPIV圖圖像，選選擇Saave forr Daatabbasee。選擇Cllearr Buuffeers進進行清除除圖片所所占的內(nèi)內(nèi)存。4.2數(shù)數(shù)據(jù)

23、查看看方法數(shù)據(jù)處理理窗口在FloowSeensee上左雙雙擊出現(xiàn)現(xiàn)對應(yīng)圖圖片，右右擊選擇擇Shoow CConttentts LListt（對后后面所有有右擊，只要出出現(xiàn)都適適用）就就可以看看到對應(yīng)應(yīng)圖片對對的列表表；或選選擇Annalyysiss進行分分析工作作（注意意此時是是進行圖圖片的分分析，與與后面矢矢量圖的的分析有有區(qū)別。）雙擊拍攝攝的圖片片會出現(xiàn)現(xiàn)下圖，然后拖拖動藍色色的方塊塊進行調(diào)調(diào)節(jié)，就就可以看看到不太太明顯的的粒子。調(diào)節(jié)圖片片灰度界界面在FloowSeensee上點右右鍵選AAnallyzee選Imaage proocesssinngROII Exxtraact，進入界界面如

24、下下：在空白處處點右鍵鍵，點CColoor MMap Andd Hiistoograam，如如右上圖圖。調(diào)節(jié)節(jié)直方圖圖變換工工具，在在空白處處即可出出現(xiàn)照的的PIVV圖像。拖動淺紅紅色邊框框的四個個角，將將需要計計算的流流場包括括進去，以后的的計算只只計算紅紅色邊框框之內(nèi)的的圖像元元素。4.3數(shù)數(shù)據(jù)分析析方法若想得到到正確的的矢量圖圖結(jié)果,需要注注意以下下步驟:此步驟的的目的是是得到較較準確的的PIVV兩維流流場圖.特別是是鏡頭與與拍攝平平面不垂垂直時,此步驟驟尤為重重要.4.3.1 IImagge PProccesssingg圖片像素素分析界界面Imagge AArittthmmetiic

25、表表示對像像素的加加減乘除除運算。（例如如當圖片片較暗的的時候，可以對對圖片進進行乘法法運算）Defiine Imaage Ballancce定義義片光的的修正，進行片片光平滑滑。Imagge BBalaanciing 可以把把以前不不容易看看到的粒粒子能夠夠顯示出出來。ROI Exttracct用于于截取一一部分分分析用的的圖片區(qū)區(qū)域。Imagge mmeann用于圖圖片的某某一像素素平均計計算。Imagge RRMS圖圖片像素素的均方方根計算算。Imagge mmin/maxx圖片像像素最小小與最大大計算。Imagge SStittch 圖片拼拼接（當當流場較較大時就就可以采采用此方方法）

26、Imagge HHisttogrram 直方圖圖Imagge PProccesssingg Liibraary（IPLL）：低低通、高高通其他選項項請參考考Hellp。4.3.2 IImagge CConvverssionn圖片對應(yīng)應(yīng)順序轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換界面面Makee Siinglle FFramme用于于保存某某一單幀幀。Makee Dooublle FFramme用于于更改所所有幀的的順序。Makee Reeverrse Fraame 由于反反轉(zhuǎn)圖片片順序。Imagge RResooluttionn用于改改變圖片片的位數(shù)數(shù)(顏色數(shù)數(shù))。4.3.3 MMaskkingg圖片不需需要分析析的區(qū)域域，復(fù)

27、雜雜劃分工工具界面面點擊Deefinne MMaskk進入分分析區(qū)域域劃分界界面有多種工工具可供供選擇，顯示紅紅色的地地方，在在后面的的運算中中，將不不會被分分析計算算。Imagge MMaskkingg 進行行圖片的的分析計計算，同同時忽略略Massk中選選擇的區(qū)區(qū)域。（一般建建議不對對原圖進進行MAASK，建議對對原圖進進行PIIV分析析后再對對所得矢矢量圖進進行MAASK。）4.3.4 PPIV SiggnallPIV數(shù)數(shù)據(jù)計算算操作界界面如上圖示示，如果果對原圖圖進行PPIV計計算，則則將鼠標標放在11處，點點右鍵分分析；也也可只對對感興趣趣的區(qū)域域進行PPIV計計算，這這時將鼠鼠標放

28、在在2處，點點右鍵分分析。Crosss-ccorrrelaatioon不常用，不表。（與下面面的菜單單功能一一致）。Adapptivve CCorrrelaatioon（生生成矢量量圖）Adapptivve CCorrrelaatioon自適適應(yīng)互相相關(guān)法。點點擊將出出現(xiàn)下面面的界面面。其中中Finnal intterrrogaatioon aareaa siize 是選擇擇最小分分辨的網(wǎng)網(wǎng)格大小小，一般般建議322*322,644*644為宜。Oveerlaap 表表示在更更大的網(wǎng)網(wǎng)格范圍圍內(nèi)尋找找相關(guān)粒粒子進行行計算，一般選選擇255%或者者50%。其余余選擇框框中，保保持2為為宜。在在o

29、pttionns中，higgh aaccuuraccy ssubppixeel rrefiinemmentt 用于于粒子小小于一個個像素時時；Usse ddefoormiing winndouuws適適用于大大流速時時的變形形網(wǎng)格中中，現(xiàn)在在的PIIV算法法已經(jīng)包包含在內(nèi)內(nèi)，可不不選。其余選選項可以以保持默默認狀態(tài)態(tài)，如果果需要修修改，請請參考HHelpp。自適應(yīng)互互相關(guān)法選項項圖過濾方法法一般不不用驗證選項項對Peaak vvaliidattionn中Miinimmun peaak hheigght rellatiive to peaak選項項，可以以不用。如果使使用，就就設(shè)為11.088。

30、Locaal NNeigghboorhoood Vallidaatioon選Usee Moovinng AAverragee(屬于于PIVV矢量的的一種后后處理方方法。NNonee表示原原始的PPIV計計算結(jié)論論)其余選選項最好好不用。Averragee Coorreelattionn上圖中，一般采采用Ceentrral diffferrencce 方方法，F(xiàn)Forwwardd diiffeerennce用用于LIIF方法法（激光光誘發(fā)熒熒光粒子子測量方方法，未未購買。）用于粒子子較少的的時候，對多幅幅圖片進進行加權(quán)權(quán)平均，得到一一個圖片片的結(jié)果果。FlexxPIVV初始界面面FlexxPIV

31、V用于自自主繪制制需要計計算的網(wǎng)網(wǎng)格。點點擊Eddit進進入下面面的編輯輯狀態(tài)。詳細操操作見HHelpp。本操作的的重點是是右邊的的選擇項項的設(shè)置置，網(wǎng)格格中以綠綠點為中中心。改改變網(wǎng)格格類型就就相當于于改變以以中心為為準的網(wǎng)網(wǎng)格形狀狀。其中Shhapee tyype為為定義網(wǎng)網(wǎng)格類型型：Walll整個個平面都都不分析析 Grrid普通通網(wǎng)格 Faals holle在普通通網(wǎng)格內(nèi)內(nèi)部網(wǎng)格格進行加加密分析析，結(jié)合合riid網(wǎng)格格使用。Holee在GGridd內(nèi)部劃劃分不分分析的區(qū)區(qū)域,結(jié)結(jié)合rrid網(wǎng)網(wǎng)格使用用。Gridd opptioons 4.3.5 Ploots生成圖表表、云圖圖：Scallar Mapp 將矢矢量圖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為標量量圖（云云圖）。Extrractt 對比比兩個點點的特點點（差別別）。Proffilee Pllot 對比兩兩條線的的差別。（矢量量沿某一一線上的的變化，需要將將矢量圖圖先顯示示）。Specctruum 對對某一點點進行譜譜分析（能量密密度分析析）。4.3.6 CooorddinaatessGrrid