Vad är en velocimeter?
En velocimeter är en anordning som används för att mäta hastigheten på vätskor och gaser. Vissa hastighetsmätare mäter rörelserna hos partiklar som har upphängts i vätskan, medan andra bara använder det reflekterade ljuset från lasrar. Studien av hastigheten för vätskor och gaser kallas velocimetri.
En velocimeter kan användas för att mäta två olika slags vätskedynamik. En "Lagrangiansk specifikation av flödesfältet" är när partiklar tappas i vätskan och deras rörelser observeras. Detta liknar att titta på en pinne som bärs av strömmen eller fastna i en virvel. En "eulersk specifikation av flödesfältet" observerar en specifik punkt i flödet under en tidsperiod. Detta är analogt med att sitta på stranden och titta på en böjning av en flod.
Partikelhastighet är när partiklar införs i vattnet och deras hastighet mäts. Partiklarna kan vara små droppar vatten eller olja eller pellets av metall och glas. En velocimeter mäter hastigheten för dessa partiklar genom att ta ett foto av dem vid en punkt i sin rörelse i strömmen. Sedan är det dags att ta ett nytt foto några ögonblick senare. De två fotona jämförs och vätskans totala hastighet bestäms.
"Kameran" som används för att ta partiklarnas foton är en laserstråle. Två linser plattar och breddar strålen för att skapa en kort blixt, som sedan analyseras för att skapa en tvådimensionell eller 2D-bild. Lasrar används eftersom partiklarna är snabbrörande och mikroskopiska. Ett normalt kameralins kan inte öppna och stängas tillräckligt snabbt för att fånga sina rörelser.
En annan typ av velocimeter kallas Doppler-velocimeter. I denna typ av velocimetri mäts reflektionerna av ljus istället för partiklar. Velocimetern leder till exempel en laserstråle över en patients artärer, och hur ljuset reflekterar från det rörliga blodet kommer att berätta för teknikern hur väl blodet cirkulerar. Denna typ av mätning kommer från Doppler-effekten, när ljusets hastighet kan bedömas genom att mäta frekvensen för en våg relativt observatören.
Velocimetry har många praktiska tillämpningar. En velocimeter kan bestämma "virvlingen" av gaser och vätskor i förbränningsmotorer, ugnar, spraytorkar och kemiska bearbetningsanläggningar. Kunskap om hur vätskorna rör sig i maskiner hjälper designers att planera mot slitage och diagnostisera problem och systemets övergripande praktiska. Eftersom laserhastighet är icke-invasiv kan den också användas som en del av medicinska procedurer.