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PIV和LDA哪个测速更准确?

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发表于 2008-3-19 23:12:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

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发表于 2008-3-19 23:24:27 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

呵呵,总的来说,都可以很准,但是LDA拿过来就很准,PIV需要下一定功夫才可以很准。多数计量部门做速度计标定都用LDA,基本没有人用PIV。
LDA比PIV太省事了,省事多了。
 楼主| 发表于 2008-3-20 19:24:39 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

昨天的帖没有说清楚,对于同一种流体,所处状态也一样,我分别使用PIV和LDA测量,速度差了一个数量级。LDA测得1-10mm/s,PIV测得0.1-0.5mm/s,是不是PIV测得有什么问题?
发表于 2008-3-20 23:00:53 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

首先建议你分析LDA测量结果:
光路设置是否正确?Data Rate多少?Validation多少?是不是在示波器内看到了正确的多普勒波形?
如果这些都没有错的话,那八成是PIV出了什么问题
 楼主| 发表于 2008-3-21 09:23:24 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

谢谢,关于我的LDA参数,Data Rata在0-15000#/s,Validation在0-30%,粒子数0-2000,示波器内的波形不是纺锤形,是类似长方形的。至于光路设置怎么判断呢?
发表于 2008-3-21 20:35:32 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

[这个贴子最后由zyzyeast在 2008/03/21 08:44pm 第 4 次编辑]

简单来说,15k的data rate对于这么低的速度来说相当高了,如果你的一切设置正确的话,那么,恭喜你,你中奖了。可惜,往往中奖概率很低,所以我觉得你设置的有问题,呵呵。
首先,你的多普勒波形不对劲;其次,你的Validation太低了;至于粒子数,什么概念?
你可以这么做:
1. 如果你在用TSI的系统,那么把高低通滤波调窄,具体我没用过,但是你可以参照Dantec的方法来调;如果你在用Dantec的系统,那么首先,用Repetition模式,把Distribution图形窗口、system monitor打开,看速度分布。将中心速度(可能对应TSI系统中的中心频率,换算成中心速度)设置到速度分布图的中心,将速度范围(在TSI系统中是不是没有中心频率选项?那你就要把速度范围换算成高低截止频率然后填上去)也按照速度分布设置好。这样可以保证所有的有效速度都在测量范围内,也可以保证大部分噪音都在测量范围外。做了这个工作以后,多普勒波形就会变得“纺锤”一些,并且有效率也会升高。
2. 如果这时候数据率没有下降,那么恭喜你,你中奖了!但是多数情况下,你会看到数据率降下来了。这时候注意两件事,看多普勒波形的毛刺是不是很多,如果那样的话,首先考虑的是看光电倍增管(PM或叫PMT)的电压和电流。TSI不知道怎么看,Dantec你要看System Monitor中的电流是否达到或接近黄色预警值。这么低的速度,这么高的数据率,多数情况下是因为PM电压过高或激光能量过强引起的数据率虚高。过度使用PM会造成PM的迅速老化,不好。如果电流太高了,要调低电压。
3. 如果电压调低了,毛刺依然没有下来,那么看激光器能量。不知道你实验什么样,但是正常情况下,2W的总能量已经很高了(如果你用氩离子激光器),一般这种速度,几百毫瓦就够了。
4. TSI的系统的话,注意看信噪比什么的设置,不要离默认值太远(两家的处理器处理基理不太一样,没用过TSI的,没手感,呵呵)。Dantec的系统的话,其他一切都用默认设置即可,这么低的速度其实别的什么都不用调。
通常,这种低速测量,Data Rate能有1k就不错了,经过以上调节,看看数据率是不是下来了?Validation是不是上去了?注意,关键看多普勒波形对不对!然后再看看速度测的是多少。
不复杂吧?LDA就这么几个可调的,检查一下吧。
上面说到的光路,如果你用TSI的系统,不知道软件给出的是频率还是速度,如果是频率,那么算速度时候要用到光束夹角,这个别用错了;如果用Dantec的系统,光学设置是在软件里做的,在Optical选项里别写错了。
That';s all![br][br][以下内容由 zyzyeast 在 2008年03月21日 08:49pm 时添加] [br]
哦,我才意识到什么叫“长方形”!就是基本完全是噪音!……Repeat以上步骤,数遍。。。to optimize the signal。。。
发表于 2008-3-21 20:41:22 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

[这个贴子最后由zyzyeast在 2008/03/21 08:53pm 第 2 次编辑]

总之,这么低的速度,其实除速度范围(频率范围)外,什么都用默认设置就好了(或把UI Level开到Standard),激光器能量从低往高调,即使能量比较高,数据率也不会有太大变化。
再另外,如果隔着比较厚的玻璃壁面,不要用Coincident模式采集,要用Non-coincident模式。
发表于 2008-3-22 12:15:58 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

用LDV都是无年前的事了,所以对很多问题不敢确定。
当时用的是TSI的系统,但是无论怎样,基本原理是相通的。
首先,data rate 15K实在是恐怖,而且对于这么低速的流动。除非你的粒子浓度超大,或者测量体超大。
我估计,速度这么低的情况,数据率能有几十就可以了,上百就很好了。
如果你的激光系统没有问题(查什么,zyzyeast说得很清楚了),注意coincidence window(时间窗)和频移量(默认40K)的调节,如果速度梯度不大,coincidence window可是适当放宽,但是不要大的离谱,这个在mannual文件里应当说得很详细。对于TSI系统,各方向的速度分布,数据率,信噪比等在软件上都应当有显示,对于速度信号和多普勒波形,高斯分布样式是合理的分布。
发表于 2008-3-22 18:49:27 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

恩,简单纠正一下:
频移量是指的40MHz那个么?
另外,测量体大小与数据率高低不是一定的关系,貌似测量体越大,同时看到的粒子越多,数据率会越高。但实际上,由于测量体过大后,同时出现的粒子太多,信号会叠加,给处理器的区分带来比较大的难度(这也是为什么处理器由1bit升级到8bitFFT的原因之一),导致Validation下降,而引起Data Rate下降。
因此实际情况是,在多数情况下(注意,是多数情况,不是所有情况),测量体越小,数据率越高。恩,这么低的速度,数据率能上百就不错了。
我过两天也会做一个类似的实验,结果回头贴上来。
发表于 2008-3-24 19:30:15 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

   个人人为LDA测量的准确性应当高于PIV的测量结果,因为PIV测量所的到的速度既是时间平均又是空间平均,所谓瞬时速度也是一个平均量。拿速度较低的流动打比方,只有两帧的时间间隔足够长,粒子的位移才可分辨,即满足所谓动态范围的下限。而空间平均就更容易理解了,是诊断区域内粒子运动的平均速度大小和方向。
   而LDA测量结果是由颗粒运动速度,入射光波长、入射角以及颗粒散射入射光后频移这几个确定量之间的关系决定的,是确定的数学表达式,没有任何近似,如果说有误差的话应当是运算电路带来的误差。
   其实各种测量设备都有它的优缺点,PIV设备虽然给测量带来很多方便,但仍有较大的局限性,在某些指标上也远不及LDA或者热线,比如热线的响应频率是其他两种设备不能比的,LDA响应频率理论上很高,但在实际测量中还是要受到颗粒浓度的限制。
   个人见解,有不同意见欢迎讨论。
  
发表于 2008-3-24 20:13:58 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

[这个贴子最后由yxjbuaa在 2008/03/24 08:20pm 第 1 次编辑]

呵呵,的确是40MHz,记错了。
谢谢zyzyeast纠正,对于粒子浓度我以前在实验的时候都是先调试一下,改变粒子浓度直到data rate达到最优,所以常常忽略这个问题,呵呵。
个人认为LDV(LDA)的测量结果实际上也是一个空间平均的测量结果,其空间分辨率就是测量体的大小,测量体(记不清测量体和测控体那个是最终决定因素了)是个椭球体,TSI早期的产品测量体的短径在0.1mm量级,长径在mm量级(当然和探头的焦距有关,普通的商业产品,确切地说能够卖给中国的产品也就是这个量级),对于这样的空间分辨率,PIV显然是很容易得到的,所以个人认为空间平均不是影响PIV测量精度的最主要因素。现在的LDV空间分辨率要高很多,可以实现短轴直径几十微米量级,实际上PIV不是不能达到,而是往往没有必要达到这个量级,比如MicroPIV,其空间分辨率显然可以达到这个量级。
不同的测量方法有不同的优势,有些经典的测量方法现阶段还不能被取代,但是随着测量技术的进步,激光测量方法必然会越来越普遍使用。看看Experiments in Fluids的最新一期就可以看到,PIV的火热程度不亚于上个世纪七八十年代LDV的火热程度,甚至于有超越。
实际上现状已经很明了了,LDV虽然可以达到较高的精度,但是系统复杂,有些情况下测量很麻烦,此外,实验测量周期长(相同的测量内容,相对于PIV来说),并且不能够得到空间瞬态流动结构(现在的非定常流动研究很热,这是LDV的致命伤)。随着PIV的不断发展,软硬件的不断进步,显然PIV以及和PIV相似的场测量技术将会是流体测量的主流。比如DGV就是非常值得关注的测量技术,它则可以客服PIV在高速流动测量方面的致命伤,而同时利用了LDV测量的高精度,回避了PIV在处理图像上的诸多棘手问题。
发表于 2008-3-25 21:52:09 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

恩,楼上的楼上说的和楼上说的都没错,哈哈,绕口令。
LDA可以达到非常高的空间分辨率,而PIV如果深究的话也可以做到很高(我曾经算过,可以达到40微米的景深)。CTA,PIV,LDA也确实各有特点,目前谁也无法完全取代谁。(再补充:LDA的主要误差源来自光学参数的确定,也就是出厂时的光学参数测量,而不是电子信号;并且我认为,对于常规测量,LDA比PIV用起来简单很多)
但是,有一点值得注意,尽管从测量手段上讲,PIV等成像方式更直观,而且近年来升温很快,但是,2001年以来,LDA/PDA的市场也在逐年扩大(我也是最近才听说)。深层次的原因是由于全球对于spray测量的需求增加(汽车,航空,航天发动机为主,冶金、农业、医药、印刷等依次),尤其是德国,日本和美国(两个二战轴心国)。可惜的是,国内现在没有这种迹象,呵呵。
DGV我个人认为是好东西,做一下很有市场潜力,做成纯硬件算法相对比较容易,不过估计这年头搞电路的人不会再搞这东西了。。。
我从来不认为Holo, Tomo会像3CPIV一样普及,毕竟成本太高了,测量太复杂了,已经不能称之为一个工具了,不可能有市场。尽管现在不断有些新技术出现(比如,PIV==>CFD网格PIV,PTV==>Feature PIV),但是,说实话,这些都只是PIV/PTV手段的补充和完善,现在还看不清流体测量的下一步发展道路。[br][br][以下内容由 zyzyeast 在 2008年03月25日 10:01pm 时添加] [br]
再补充两点:
1. 如果MicroPIV采用倒置显微镜,则空间分辨率可以达到5微米数量级;
2. LDA有个PIV无法比拟的优势,就是可以精确测量附面层:PIV只能知道到壁面的相对位置,最多可以得到几百微米数量级的绝对位置,而LDA可以精确得到至壁面的绝对位置(微米数量级)
发表于 2008-3-25 23:10:20 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

个人觉得没有什么可比性,一个实测点的,一个是测面上的(或者是3D)。看你的更需要那种结果,笼统的比较没有意义。适合你的就是最好的!
就我自己而言,PIV更适合我的方向,当然某些情况下LDA的结果也是非常需要的。呵呵。
发表于 2008-3-26 10:01:26 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

下面引用由zyzyeast2008/03/25 09:52pm 发表的内容:
...
2. LDA有个PIV无法比拟的优势,就是可以精确测量附面层:PIV只能知道到壁面的相对位置,最多可以得到几百微米数量级的绝对位置,而LDA可以精确得到至壁面的绝对位置(微米数量级)
早几年的时候在Experiments in Fluid 上有用PIV测量边界层逆序结构的,已经深入到了粘性底层。一般来说,湍流的最小相关尺度Kolmogorov尺度也大致在几十微米的量级,所以,个人认为,PIV测量可以对边界层测量的很细致,主要看测量方法。
对于二维边界层的测量,用PIV应该可以精确地确定测量到壁面的距离,用荧光粒子,片光垂直于壁面的方法可以测量的很细致,这已经有很多应用了。对于边界层的测量,除了反光,最主要的是粒子的进入问题,这个PIV和LDV都会遇到。
发表于 2008-3-26 11:26:14 | 显示全部楼层

PIV和LDA哪个测速更准确?

这个CFD网格PIV和Feature PIV是什么?
下面引用由zyzyeast2008/03/25 09:52pm 发表的内容:
恩,楼上的楼上说的和楼上说的都没错,哈哈,绕口令。
LDA可以达到非常高的空间分辨率,而PIV如果深究的话也可以做到很高(我曾经算过,可以达到40微米的景深)。CTA,PIV,LDA也确实各有特点,目前谁也无法完全 ...
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