PIV操作流程詳解要點(diǎn).doc

PIV 操作手冊操作手冊 2 目錄目錄 特別注意事項特別注意事項3 1 PIV 設(shè)備連接設(shè)備連接4 1 1 設(shè)備連接原理圖設(shè)備連接原理圖4 1 1 1 相機(jī)連接方法和注意事項4 1 1 2 同步器連接5 1 1 3 電腦連接6 2 PIV 軟件安裝軟件安裝7 3 PIV 使用主要操作順序使用主要操作順序7 4 PIV 軟件使用說明軟件使用說明9 4 1 設(shè)備連接與采集操作設(shè)備連接與采集操作9 4 2 數(shù)據(jù)查看方法數(shù)據(jù)查看方法11 4 3 數(shù)據(jù)分析方法數(shù)據(jù)分析方法12 4 3 1 IMAGE PROCESSING12 4 3 2 IMAGE CONVERSION14 4 3 3 MASKING14 4 3 4 PIV SIGNAL15 4 3 5 PLOTS19 4 3 6 COORDINATES20 4 3 7 STATISTICS20 4 3 8 VECTOR DERIVATIVE21 4 3 9 COORDINATES24 4 3 10 選定氣泡過程25 4 3 11 MATLAB連接口25 4 3 12 三維 PIV 分析25 3 特別注意事項特別注意事項 1 1 激光非常危險 特別注意眼睛和相機(jī)安全 操作一定按照激光非常危險 特別注意眼睛和相機(jī)安全 操作一定按照 規(guī)定方法執(zhí)行 規(guī)定方法執(zhí)行 2 2 使用激光器前 仔細(xì)檢查各系統(tǒng)是否連接正確 使用激光器前 仔細(xì)檢查各系統(tǒng)是否連接正確 3 3 相機(jī)不能長時間連接電源 相機(jī)不能長時間連接電源 不用的時候一定將電源線拔不用的時候一定將電源線拔 掉 掉 4 4 用相機(jī)標(biāo)定時 需要拆下濾光鏡 此時不允許打開激光器 用相機(jī)標(biāo)定時 需要拆下濾光鏡 此時不允許打開激光器 打開激光器前 必須安裝上相機(jī)鏡頭蓋 打開激光器前 必須安裝上相機(jī)鏡頭蓋 5 5 做實(shí)驗(yàn)前一定要蓋上濾光片做實(shí)驗(yàn)前一定要蓋上濾光片 6 6 激光器必須每周至少使用一次 否則性能將下降 激光器必須每周至少使用一次 否則性能將下降 7 7 實(shí)驗(yàn)時 不允許非實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)室停留 實(shí)驗(yàn)時 不允許非實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)室停留 特別情況處理 特別情況處理 有時會發(fā)生軟件異常情況 這種情況下刪除兩個目錄 即可有時會發(fā)生軟件異常情況 這種情況下刪除兩個目錄 即可 恢復(fù) 恢復(fù) c programData Dantecc programData Dantec DynamicsDynamics c user dell AppData Local Dantecc user dell AppData Local Dantec DynamicsDynamics 4 1 PIV 設(shè)備連接設(shè)備連接 1 1 設(shè)備連接原理圖設(shè)備連接原理圖 設(shè)備連接原理圖 1 1 1 相機(jī)連接方法和注意事項相機(jī)連接方法和注意事項 相機(jī)通過白色寬數(shù)據(jù)線連接電腦 用一黑色圓頭線同時連接相 機(jī)電源和同步器 其中同步線連接線接同步器輸出端 5 OUT5 和 6 OUT6 注意在不使用相機(jī)時 做完實(shí)驗(yàn) 一定要拔掉相機(jī)電源否則有 燒毀的危險 建議拔掉電源與插線板之間的連接 相機(jī)在使用中一定注意保護(hù) CCD 在有激光時 必須蓋上鏡頭 蓋 標(biāo)定時 或者安裝上濾光片 實(shí)驗(yàn)時 并且不能讓激光直射或 者強(qiáng)反射到相機(jī)里面 相機(jī)鏡頭可調(diào)節(jié)光圈大小和進(jìn)行對焦 在完成對焦后不得移動 和旋轉(zhuǎn)相機(jī)和相機(jī)鏡頭 5 相機(jī)連接圖 1 1 2 同步器連接同步器連接 同步器負(fù)責(zé)連接電腦 相機(jī)和激光器 在同步器輸入面 只需 要用寬數(shù)據(jù)線連接電腦的 NI 輸出端 在同步器輸出面 用控制電纜 線分別連接相機(jī)和雙腔激光器 同步器輸出面 本系統(tǒng)中 1 3 接口分別連接 A B Clock 3 4 接口連接 Q in 6 1 1 3 電腦連接電腦連接 電腦連接相機(jī)和同步器 注意 本 PIV 軟件配有專門的軟件加密狗 外形像優(yōu)盤 要使 用 PIV 系統(tǒng)就必須插上加密狗 必須注意保護(hù)加密狗 謹(jǐn)防有人誤 將加密狗帶走 同時如果發(fā)生加密狗丟失 需要找到一份 PIV 系統(tǒng)軟件明細(xì)單 向 PIV 公司重新購買加密狗 電腦連接 7 2 PIV 軟件安裝軟件安裝 首先安裝 64 位操作系統(tǒng) 然后安裝 DELL 驅(qū)動 WIN7 系統(tǒng)中自 帶趨動 不需要額外安裝 然后安裝 DANTEC 公司提供的 PCle 圖形 采集卡驅(qū)動 NI IMAQ 和同步器控制卡 PCI 卡驅(qū)動 DAQmx 再裝 PCIe 卡和 PCI 插入計算機(jī) 最后安裝 Dynamic Studio 軟件 dynamicstudio V3 0 只有在插上加密狗后 軟件才能使用 3 PIV 使用主要操作順序使用主要操作順序 3 1 開機(jī)前開機(jī)前 開機(jī)前檢查設(shè)備連線是否正確 同步器 1 8 只能用一個 并打開所 有儀器的電源 相機(jī) 激光器 當(dāng)然還有計算機(jī) 3 2開機(jī)步驟開機(jī)步驟 1 開啟計算機(jī) 2 啟動DynamicStudio操作軟件 3 3標(biāo)定步驟標(biāo)定步驟 a 檢查相機(jī)鏡頭蓋是否蓋上 若沒蓋上 請蓋上鏡頭蓋 b 使激光器發(fā)光 一般只發(fā)射一腔激光即可 一般為為Laser1 用 片光找到要測量的平面 此時 注意保護(hù)眼睛 激光能量盡量小一 些 我們能看到激光即可 設(shè)置為單幀模式 Trigger rate 用4 5Hz 點(diǎn)Preview Preview模式 下Number of images 沒用 激光用一直發(fā)光 直至Stop停止 c 移動標(biāo)定靶 使其在激光片光平面內(nèi) 即標(biāo)定靶所在平面為實(shí)際要 測量的平面 此時 注意保護(hù)眼睛 激光能量盡量小一些 我們能看到激 8 光即可 d 關(guān)閉激光器 用激光器控制面板關(guān)閉 移去相機(jī)蓋 運(yùn)行 DynamicStudio 軟件 切換到采集模式 運(yùn)用 Free Run 模式調(diào)整 兩個相機(jī) 使標(biāo)定靶在兩個相機(jī)拍攝區(qū)域的中間位置 即盡量使兩 個相機(jī)的拍攝區(qū)域重合 此時相機(jī)不用濾光鏡 e 調(diào)焦 使兩個相機(jī)很好地聚焦在標(biāo)定靶上 f 檢查連線 軟件界面內(nèi) g 運(yùn)行單幀模式 采集一張圖片 切換到采集一張圖片 切換到 Acquired Data 欄欄 Menu View Acquired Data 點(diǎn)擊點(diǎn)擊 Save for Calibration 把數(shù)據(jù)存為標(biāo)定數(shù)據(jù) 把數(shù)據(jù)存為標(biāo)定數(shù)據(jù) 然后再分別向前 和向后移動坐標(biāo)靶對稱的采集幾個位置 一般 5 個就可以 并記 住這幾個位置的 Z 值 第一張為 Z 0 處 注意 坐標(biāo)靶平面為 XY 平面 坐標(biāo)靶向靠近相機(jī)的方向移動為 Z 的正方向 h 采集并存儲完成后 切換到分析模式 在所得圖片上點(diǎn)擊右鍵 Customized properties 選擇 Z 選項框 確定 然后再右鍵點(diǎn)擊圖 片 Show Contents List 這時可以看到所獲取的幾幅圖片 點(diǎn)擊 每一圖片 在左下方的 Properties 欄里都可以看到圖片屬性 這 時多了 Z 項 依次填入每個圖片的 Z 值 圖片與 Z 值必須對應(yīng)正 確 9 右鍵點(diǎn)擊總圖片 Calibrate Calibration Image Model Fit IMF target 選擇標(biāo)定板型號 imaging model 選擇 direct linear transform 確定坐標(biāo)軸 xy 方向 即可 Ok生成 imf dlt 文件 將 imf dlt 文件拉入圖片中即可顯現(xiàn)標(biāo)定效果 顯示過后 即看圓心點(diǎn)與直線交叉點(diǎn)的重合度好不好 重合好就說明標(biāo)定效果好 如果重合不好 則 需要重新標(biāo)定 直到滿意為止 標(biāo)定時 注意拍攝圖片亮度對標(biāo)定結(jié)果的影響 如未標(biāo)定成功可看提示是何問題 對相機(jī) 2 采集的圖片也進(jìn)行相同操作 這樣標(biāo)定操 作完成 標(biāo)定拍攝時 最好是標(biāo)定靶占滿整個拍攝窗口 運(yùn)用一個相機(jī)進(jìn)行二維 PIV 標(biāo)定時的步驟 A 把相機(jī)蓋蓋上 一定要蓋上 打開激光器 用片光找到要測量的平面 B 在片光平面中放入一把尺子 并關(guān)閉激光 打開相機(jī)蓋 C 運(yùn)行 DynamicStudio 軟件 新建一個 Database 并切換到采集模式 運(yùn)用 Free Run 模式來調(diào)焦 使相機(jī)盡可能清楚的拍到尺子 此時相機(jī)不 用濾光鏡 D 選擇單幀拍攝模式 采集圖片數(shù)輸入 1 點(diǎn)擊 Acquire 采集圖片 此時 激光器可以用內(nèi)觸發(fā) 用自然光拍攝 也可以用外觸發(fā) 但相機(jī)要加上 濾光片 切換到切換到 Acquired Data 欄欄 點(diǎn)擊點(diǎn)擊 Save for Calibration 把數(shù)據(jù) 把數(shù)據(jù) 存為標(biāo)定數(shù)據(jù)存為標(biāo)定數(shù)據(jù) E 采集并存儲完成后 切換到分析模式 在所得圖片上點(diǎn)擊右鍵 Measure Scale Factor 把圖片中的 A 和 B 分別拖到兩個刻度上 選擇 Absolute Distance 輸入 A 到 B 的距離 OK 3 4測試和數(shù)據(jù)分析測試和數(shù)據(jù)分析 A 把相機(jī)加上濾光片 激光器按下 Simmer 綠鈕 和 Work 紅鈕 做好發(fā) 光準(zhǔn)備 B DynamicStudio 軟件切換到 Preview 模式下 選擇雙幀拍攝模式 輸入合 適的 Time Between Pulse 輸入采集頻率 調(diào)節(jié)激光器光源強(qiáng)度 使圖像灰度 分布合理 雙擊采集圖片 分析示蹤粒子的密度 大小 跨幀時間是否合適等 分析方法 在圖像上點(diǎn)擊右鍵 選定 Display Options 10 如上右圖 選網(wǎng)格大小 每個網(wǎng)格內(nèi)有 5 8 個粒子時 PIV 計算結(jié)果較為理想 按鍵盤字母 T 可自動在第 1 幀和第 2 幀切換 當(dāng)一個粒子在兩幀之間移動不 超 過網(wǎng)格的 1 2 時 說明跨幀時間合適 C 輸入采集圖片數(shù) 點(diǎn)擊 Acquire 采集圖片 切換到 Acquired Data 欄 點(diǎn)擊 Save in Database D 采集并存儲完成后 切換到分析模式 進(jìn)行分析 分析方法見后面介紹 4 PIV 軟件使用說明軟件使用說明 4 1 設(shè)備連接與采集操作設(shè)備連接與采集操作 4 1 1 激光器添加 控制面板上 tools light source wizard 接下來進(jìn)入添加步驟 按照提示進(jìn)行操作 給定激光器名稱 比如 vilite350 選取 Two carvities 其余均采用默 認(rèn)參數(shù)即可 1 max trigger frequency 設(shè)置為 10HZ 2 flash 1 to Q switch1 delay 和 flash 2 to Q switch2 delay 設(shè)為 555 s 3 Q switch 1activation delay 和 Q switch 2 activation delay 均設(shè)為 0 87 s 其余均采用默認(rèn)設(shè)置即可 然后進(jìn)入采集模式 在右側(cè)控制面板上選擇 synchronization Cables 出現(xiàn)如下圖所示 并且比下圖多出兩個相機(jī)接口 分別連接第五和第六個箭頭即可 11 接入相機(jī)和同步器 選擇 Create Default connection 告訴軟件 硬件是怎么連接的 相機(jī)雙幀模式與單幀模式 數(shù)據(jù)保存界面 Time between pulses 為激光器兩腔之間的時間 只在雙幀模式下適用 可以調(diào)節(jié) 根據(jù) 拍攝圖像粒子移動距離而定 一般保證示蹤粒子在最小單元格 32 32 中移動 1 4 到 1 2 的時間為準(zhǔn) 可調(diào)范圍為幾十納秒到 67000 納秒 注意 獲得的圖像中 每個單元格中的粒子數(shù)最好為 5 8 個 每個粒子所占的像素最好是 2 個左右 Trigger rate 拍攝頻率 最高為 7 4 Number of images 拍攝照片對的數(shù)量 12 其中 Free Run 為觀測窗口 在單幀模式中 當(dāng)激光機(jī)不發(fā)光 相機(jī)進(jìn)行對焦時使用 其連 續(xù)不停 其中 Preview 用于試拍攝 激光發(fā)光 其連續(xù)不停 可以觀測激光能量和所加粒子濃度是 否合適 其中 Acquire 用于正式采集數(shù)據(jù) 注意標(biāo)定時 一定將激光器關(guān)掉 在正式采集數(shù)據(jù)時 一定先安裝上濾光鏡 使用 Acquire 正式采集后保存數(shù)據(jù) 如果是標(biāo)定 選擇 Save for Calibration 如果是 PIV 圖 像 選擇 Save for Database 選擇 Clear Buffers 進(jìn)行清除圖片所占的內(nèi)存 4 2 數(shù)據(jù)查看方法數(shù)據(jù)查看方法 數(shù)據(jù)處理窗口 在 FlowSense 上左雙擊出現(xiàn)對應(yīng)圖片 右擊選擇 Show Contents List 對后面所有右擊 只 要出現(xiàn)都適用 就可以看到對應(yīng)圖片對的列表 或選擇 Analysis 進(jìn)行分析工作 注意此時 是進(jìn)行圖片的分析 與后面矢量圖的分析有區(qū)別 13 雙擊拍攝的圖片會出現(xiàn)下圖 然后拖動藍(lán)色的方塊進(jìn)行調(diào)節(jié) 就可以看到不太明顯的粒子 調(diào)節(jié)圖片灰度界面 在 FlowSense 上點(diǎn)右鍵選 Analyze 選 Image processing ROI Extract 進(jìn)入界面如下 在空白處點(diǎn)右鍵 點(diǎn) Color Map And Histogram 如右上圖 調(diào)節(jié)直方圖變換工具 在空 白處即可出現(xiàn)照的 PIV 圖像 14 拖動淺紅色邊框的四個角 將需要計算的流場包括進(jìn)去 以后的計算只計算紅色邊框 之內(nèi)的圖像元素 15 4 3 數(shù)據(jù)分析方法數(shù)據(jù)分析方法 若想得到正確的矢量圖結(jié)果 需要注意以下步驟 此步驟的目的是得到較準(zhǔn)確的 PIV 兩維流場圖 特別是鏡頭與拍攝平面不垂直時 此步驟尤為 重要 4 3 1 Image Processing 圖片像素分析界面 16 Image Aritthmetic 表示對像素的加減乘除運(yùn)算 例如當(dāng)圖片較暗的時候 可以對圖片進(jìn)行 乘法運(yùn)算 Define Image Balance 定義片光的修正 進(jìn)行片光平滑 Image Balancing 可以把以前不容易看到的粒子能夠顯示出來 ROI Extract 用于截取一部分分析用的圖片區(qū)域 Image mean 用于圖片的某一像素平均計算 Image RMS 圖片像素的均方根計算 Image min max 圖片像素最小與最大計算 Image Stitch 圖片拼接 當(dāng)流場較大時就可以采用此方法 Image Histogram 直方圖 Image Processing Library IPL 低通 高通 其他選項請參考 Help 4 3 2 Image Conversion 圖片對應(yīng)順序轉(zhuǎn)換界面 Make Single Frame 用于保存某一單幀 Make Double Frame 用于更改所有幀的順序 Make Reverse Frame 由于反轉(zhuǎn)圖片順序 Image Resolution 用于改變圖片的位數(shù) 顏色數(shù) 17 4 3 3 Masking 圖片不需要分析的區(qū)域 復(fù)雜劃分工具界面 點(diǎn)擊 Define Mask 進(jìn)入分析區(qū)域劃分界面 有多種工具可供選擇 顯示紅色的地方 在后面的運(yùn)算中 將不會被分析計算 Image Masking 進(jìn)行圖片的分析計算 同時忽略 Mask 中選擇的區(qū)域 一般建議不對原圖 18 進(jìn)行 MASK 建議對原圖進(jìn)行 PIV 分析后再對所得矢量圖進(jìn)行 MASK 4 3 4 PIV Signal PIV 數(shù)據(jù)計算操作界面 如上圖示 如果對原圖進(jìn)行 PIV 計算 則將鼠標(biāo)放在 1 處 點(diǎn)右鍵分析 也可只對感興趣 的區(qū)域進(jìn)行 PIV 計算 這時將鼠標(biāo)放在 2 處 點(diǎn)右鍵分析 Cross correlation 不常用 不表 與下面的菜單功能一致 Adaptive Correlation 生成矢量圖 生成矢量圖 Adaptive Correlation 自適應(yīng)互相關(guān)法 點(diǎn)擊將出現(xiàn)下面的界面 其中 Final interrogation area size 是選擇最小分辨的網(wǎng)格大小 一般建議 32 32 64 64 為宜 Overlap 表示在更大的網(wǎng)格 范圍內(nèi)尋找相關(guān)粒子進(jìn)行計算 一般選擇 25 或者 50 其余選擇框中 保持 2 為宜 在 options 中 high accuracy subpixel refinement 用于粒子小于一個像素時 Use deforming windouws 適用于大流速時的變形網(wǎng)格中 現(xiàn)在的 PIV 算法已經(jīng)包含在內(nèi) 可不選 其余選 項可以保持默認(rèn)狀態(tài) 如果需要修改 請參考 Help 19 自適應(yīng)互相關(guān)法選項圖 過濾方法一般不用 20 驗(yàn)證選項 對 Peak validation 中 Minimun peak height relative to peak 選項 可以不用 如果使用 就設(shè) 為 1 08 Local Neighborhood Validation 選 Use Moving Average 屬于 PIV 矢量的一種后處理 方法 None 表示原始的 PIV 計算結(jié)論 其余選項最好不用 Average Correlation 21 上圖中 一般采用 Central difference 方法 Forward difference 用于 LIF 方法 激光誘發(fā)熒 光粒子測量方法 未購買 用于粒子較少的時候 對多幅圖片進(jìn)行加權(quán)平均 得到一個圖片的結(jié)果 FlexPIV 初始界面 FlexPIV 用于自主繪制需要計算的網(wǎng)格 點(diǎn)擊 Edit 進(jìn)入下面的編輯狀態(tài) 詳細(xì)操作見 Help 22 本操作的重點(diǎn)是右邊的選擇項的設(shè)置 網(wǎng)格中以綠點(diǎn)為中心 改變網(wǎng)格類型就相當(dāng)于改變 以中心為準(zhǔn)的網(wǎng)格形狀 其中 Shape type 為定義網(wǎng)格類型 Wall 整個平面都不分析 Grid 普通網(wǎng)格 Fals hole 在普通網(wǎng)格內(nèi)部網(wǎng)格進(jìn)行加密分析 結(jié)合 rid 網(wǎng)格使用 Hole 在 Grid 內(nèi)部劃分不分析的區(qū)域 結(jié)合 rid 網(wǎng)格使用 23 Grid options 4 3 5 Plots 生成圖表 云圖 24 Scalar Map 將矢量圖轉(zhuǎn)為標(biāo)量圖 云圖 Extract 對比兩個點(diǎn)的特點(diǎn) 差別 Profile Plot 對比兩條線的差別 矢量沿某一線上的變化 需要將矢量圖先顯示 Spectrum 對某一點(diǎn)進(jìn)行譜分析 能量密度分析 4 3 6 Coordinates Grid Interpolation 將非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格擬合成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 4 3 7 Statistics 25 Image Mean 統(tǒng)計圖像平均值 Image RMS 統(tǒng)計圖像均方根 Image Mi