Co to jest Velocimetry obrazu cząstek?

Velocimetry obrazu cząstek (PIV) to metoda powszechnie stosowana do wizualizacji przepływu cząstek w płynie. PIV jest często wdrażany do celów badawczych lub edukacyjnych i pozwala naukowcom mierzyć prędkość i ruch płynów, takich jak woda. Istnieje kilka podejść do akcelerometrii obrazu cząstek, a technika ta stale się poprawia wraz z rozwojem nowej technologii.

Aby zwizualizować ruch płynu, do przepływu wprowadza się bardzo małe cząstki zwane „znacznikami”. Ze względu na swój niewielki rozmiar te cząsteczki znakujące zachowują się w sposób prawie identyczny z badanym płynem. Naukowcy używają znaczników używanych w PIV, co czyni je dobrze widocznymi. W akcelerometrii obrazu cząstek często wykorzystuje się oprogramowanie komputerowe do rejestrowania i ulepszania widocznych znaczników.

Można zastosować kilka różnych cząstek znacznika; małe szklane koraliki, płatki aluminium i kropelki oleju to trzy popularne materiały, które można zastosować w tym celu. Te znaczniki bardzo dobrze odbijają światło i zwiększają widoczność płynu. Odbicia światła można badać gołym okiem lub rejestrować kamerą w celu analizy. Chociaż każde źródło światła może być wystarczające dla PIV, laser jest zwykle używany, gdy ważna jest dokładność.

Fotografia filmowa była podstawową metodą rejestrowania ruchów cząstek podczas opracowywania PIV, chociaż wynalazek niedrogich aparatów cyfrowych sprawił, że analogowe podejście stało się przestarzałe. Cyfrowe obrazy cząstek w wysokiej rozdzielczości są teraz powszechne. Niektóre programy komputerowe są w stanie automatycznie rozpoznawać i śledzić każdy znacznik na obrazie PIV oraz dostarczać w czasie rzeczywistym dane o ruchu płynu.

Standardowa prędkościomierz obrazu cząstek rejestruje ruch płynu w dwóch wymiarach. Niektóre odmiany PIV zwiększają tę zdolność i umożliwiają trójwymiarową wizualizację. To podejście wykorzystuje dwie kamery zamiast jednej i jest często nazywane stereoskopowym PIV . Za pomocą specjalnego oprogramowania komputerowego punkty widzenia z tych dwóch kamer są łączone, aby stworzyć nowy punkt widzenia.

Welocymetria obrazu cząstek ma wiele zastosowań. Jest powszechnie stosowany w dziedzinie inżynierii kosmicznej i pozwala naukowcom zobaczyć przepływ powietrza nad skrzydłem samolotu lub inną powierzchnią kontrolną. PIV jest również stosowany w środowisku opieki zdrowotnej. Badanie ruchu płynu w ciele pomaga lekarzom wizualizować krążenie krwi i opracowywać nowe implanty medyczne. Ponadto biolodzy czasami używają również prędkościomierza obrazu cząstek do badania ruchu pływania ryb lub innych stworzeń morskich.