1、PIV操作手冊目錄特別注意事項31 PIV設備連接41.1 設備連接原理圖41.1.1 相機連接方法和注意事項41.1.2 同步器連接41.1.3 電腦連接52 PIV軟件安裝53 PIV使用主要操作順序54 PIV軟件使用說明84.1 設備連接與采集操作84.2 數據查看方法104.3 數據分析方法104.3.1 I MAGEPROCESSING114.3.2 IMAGECONVERSION114.3.3 MASKING12124.3.4 PIV Sgnal4.3.5 Plots144.3.6 Coordinates144.3.7 Statistics144.3.8 Vector&

2、Derivative144.3.9 Coordinates154.3.10 選定氣泡過程154.3.11 MAtlab連接口164.3.12 三維PIV分析16特別注意事項1激光非常危險，特別注意眼睛和相機安全，操作一定按照規定方法執行。2使用激光器前，仔細檢查各系統是否連接正確。3相機不能長時間連接電源，-不用的時候一定將電源線拔掉。4用相機標定時，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 相機鏡頭蓋。5做實驗前一定要蓋上濾光片6激光器必須每周至少使用一次，否則性能將下降。7實驗時，不允許非實驗人員在實驗室停留。特別情況處理： 有時會發生軟件異常情況，這種情況下刪除兩個

3、目錄，即可恢復。c:programDataDantec Dynamicsc:userdellAppDataLocalDantec Dynamics1 PIV 設備連接1.1 設備連接原理圖設備連接原理圖1.1.1 相機連接方法和注意事項相機通過白色寬數據線連接電腦，用一黑色圓頭線同時連接相機電源和同步器，其中同步線連接線接同步器輸出端 5 （OUT5和6 （OUT6。注意在不使用相機時（做完實驗），一定要拔掉相機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。相機在使用中一定注意保護CCD， 在有激光時，必須蓋上鏡頭蓋（標定時）或者安裝上濾光片（實驗時），并且不能讓激光直射或者強反射到相

4、機里面。相機鏡頭可調節光圈大小和進行對焦。在完成對焦后不得移動和旋轉相機和相機鏡頭。相機連接圖1.1.2 同步器連接同步器負責連接電腦、相機和激光器。在同步器輸入面，只需要用寬數據線連接電腦的 NI 輸出端。在同步器輸出面，用控制電纜線分別連接相機和雙腔激光器。同步器輸出面本系統中，1、 3 接口分別連接A、 B Clock ， 3、 4 接口連接Q-in 。1.1.3 電腦連接 電腦連接相機和同步器。注意，本PIV軟件配有專門的軟件加密狗，外形像優盤。要使用PIV系統就必須插上加密狗。必須注意保護加密狗，謹防有人誤將加密狗帶走。同時如果發生加密狗丟失，需要找到一份PIV系統軟件明細單，向PI

5、V公司重新購買加密狗。電腦連接2 PIV 軟件安裝首先安裝64位操作系統，然后安裝DELL驅動（WIN7系統中自帶趨動，不需要額外安 裝），然后安裝DANTE公司提供的PCle圖形采集卡驅動NI-IMAQ和同步器控制卡PCI卡驅 動DAQrnix再裝PCIe卡和PCI插入計算機，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3.1 開機前 :開機前檢查設備連線是否正確（同步器 1,8 只能用一個）， 并打開所有儀器的電源（相機、激光器，當然還有計算機）。3.2 開機步驟:（ 1）開啟計算機（2）啟動

6、DynamicStudio 操作軟件。3.3 標定步驟:a） 檢查相機鏡頭蓋是否蓋上，若沒蓋上，請蓋上鏡頭蓋。b）使激光器發光（一般只發射一腔激光即可，一般為為LaseU）,用片光找到要測量的平面；此時，注意保護眼睛，激光能量盡量小一些，我們能看到激光即 可。設置為單幀模式，Trigger rate 用45Hz 點Preview。（Preview 模式下 Numberof images 沒用，激光用一直發光，直至 Stop停止）。c）移動標定靶，使其在激光片光平面內，即標定靶所在平面為實際要測量的平面； 此時，注意保護眼睛，激光能量盡量小一些，我們能看到激光即可。d）關閉激光器（用激光器控制面

7、板關閉），移去相機蓋，運行 DynamicStudio軟 件，切換到采集模式,運用“Free Run”模式調整兩個相機，使標定靶在兩個 相機拍攝區域的中間位置（即盡量使兩個相機的拍攝區域重合。此時相機不用 濾光鏡）；e）調焦。使兩個相機很好地聚焦在標定靶上。f）檢查連線（軟件界面內）。g）運行單幀模式，采集一張圖片，切換到Acquired Data欄 （Menu-View-Acquired Data）點擊Save for Calibration ,把數據存為標定數據；然后再分別向前和向后移動坐標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

8、標靶平面為XY平面，坐標靶向靠近相機的方向移動為Z的正方向）；h）采集并存儲完成后，切換到分析模式，在所得圖片上點擊右鍵一 Customizedproperties 一選擇Z選項框一確定；然后再右鍵點擊圖片一 ShowContents List一這時可以看到所獲取的幾幅圖片一點擊每一圖片,在左下方的Properties欄里都可以看到圖片屬性（這時多了 Z項）一依次填入每個圖片的Z值（圖片與Z值必須對應正確）右鍵點擊總圖片一 Calibrate -Calibration -Image Model Fit（IMF）一target 選擇標定板型號，imaging model 選擇 direct li

9、near transform , 確定坐標軸 xy 方向即可。 一Ok生成imf.dlt 文件。將imf.dlt文件拉入圖片中即可顯現標定效果。顯示過后，即看 圓心點與直線交叉點的重合度好不好，重合好就說明標定效果好。如果重合不好，則需要 重新標定，直到滿意為止。（標定時，注意拍攝圖片亮度對標定結果的影響，如未標定成功 可看提示是何問題）對相機2采集的圖片也進行相同操作。這樣標定操作完成。標定拍攝時，最好是標定靶占滿整個拍攝窗口運用一個相機進行二維 PIV標定時的步驟：A.把相機蓋蓋上（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，并關閉激光，打開相機蓋；C.

10、運行DynamicStudio軟件，新建一個Database并切換到采集模式，運用“Free Run' 模式來調焦，使相機盡可能清楚的拍到尺子（此時相機不用濾光鏡）；D.選擇單幀拍攝模式一采集圖片數輸入1 一點擊Acquire采集圖片（此時激光器可以用內觸發，用自然光拍攝；也可以用外觸發，但相機要加上濾光片）一 切換到Acquired Data 欄一點擊Save for Calibration ,把數據存為標定數據；E.采集并存儲完成后，切換到分析模式，在所得圖片上點擊右鍵一Measure ScaleFactor 一把圖片中的 A和B分別拖到兩個刻度上一選擇 Absolute Dist

11、ance 一輸入 A到B的距離一 OK3.4測試和數據分析A.把相機加上濾光片,激光器按下 Simmer （綠鈕）和 Work（紅鈕）（做好發光準備）；8. DynamicStudio軟件切換到Preview模式下，選擇雙幀拍攝模式一輸入合適的TimeBetween Pulse一輸入采集頻率一調節激光器光源強度，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，在圖像上點擊右鍵，選定 Display Options.如上右圖，選網格大小，每個網格內有5-8個粒子時PIV計算結果較為理想。按鍵盤字母T,可自動在第1幀和第2幀切換，當一個粒子在兩幀之間移動

12、不超過網格的1/2時，說明跨幀時間合適。C.輸入采集圖片數一點擊 Acquire采集圖片一切換到Acquired Data欄一點擊Savein Database ；D.采集并存儲完成后，切換到分析模式，進行分析，分析方法見后面介紹。4 PIV軟件使用說明4.1 設備連接與采集操作4.1.1 激光器添加控制面板上-tools-light source wizard,接下來進入添加步驟。按照提示進行操作-給定激光器名稱（比如 vilite350 ）-選取Two carvities 其余 均采用默認參數即可。1 . max trigger frequency 設置為 10HZ）2 .flash 1

13、to Q-switch1 delay 和 flash 2 to Q-switch2 delay 設為 555 ii s3.Q-switch 1activation delay和 Q-switch 2 activation delay均設為0.87叱s.其余均采用默認設置即可。然后進入采集模式，在右側控制面板上選擇synchronization Cables 出現如下圖所示：并且比下圖多出兩個相機接口，分別連接第五和第六個箭頭即可。接入相機和同步器，選擇Create Default connection （告訴軟件，硬件是怎么連接的）相機雙幀模式與單幀模式數據保存界面Time between p

14、ulses ：為激光器兩腔之間的時間（只在雙幀模式下適用）, 可以調節，根據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。可調范圍為幾十納秒到67000納秒。注意：獲得的圖像中，每個單元格中的粒子數最好為5-8 個，每個粒子所占的像素最好是1.1 個左右。Trigger rate ：拍攝頻率，最高為7.4。Number of images ：拍攝照片對的數量。其中Free Run為觀測窗口，在單幀模式中，當激光機不發光，相機進行對焦時使用，具連續不停。其中 Preview 用于試拍攝，激光發光，其連續不停。可以觀測激光能量和所加粒子濃度

15、是否合適。其中Acquire 用于正式采集數據。注意標定時，一定將激光器關掉。在正式采集數據時，一定先安裝上濾光鏡。使用Acquire 正式采集后保存數據，如果是標定，選擇Save for Calibration 。如果是PIV圖像，選擇Save for Database 。選擇 Clear Buffers 進行清除圖片所占的內存。1.2 數據查看方法數據處理窗口在FlowSense上左雙擊出現對應圖片，右擊選擇Show Contents List（對后面所有右擊，只要出現都適用）就可以看到對應圖片對的列表；或選擇Analysis 進行分析工作（注意此時是進行圖片的分析，與后面矢量圖的分析有區

16、別。）雙擊拍攝的圖片會出現下圖，然后拖動藍色的方塊進行調節，就可以看到不太明顯的粒子。調節圖片灰度界面在 FlowSense上點右鍵選 Analyze.選Image processing-ROI Extract ，進入界面如下：在空白處點右鍵，點Color Map And Histogram ，如右上圖。調節直方圖變換工具，在空白處即可出現照的PIV圖像。拖動淺紅色邊框的四個角，將需要計算的流場包括進去，以后的計算只計算紅色邊框 之內的圖像元素。1.3 數據分析方法若想得到正確的矢量圖結果, 需要注意以下步驟:此步驟的目的是得到較準確的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

17、重要 .1.3.1 Image Processing圖片像素分析界面Image Aritthmetic 表示對像素的加減乘除運算。（例如當圖片較暗的時候，可以對圖片進行乘法運算）Define Image Balance 定義片光的修正，進行片光平滑。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（當流場較大時就可以采用此方法）Image Hi

18、stogram 直方圖Image Processing Library （ IPL） ：低通、高通其他選項請參考Help。1.3.2 Image Conversion圖片對應順序轉換界面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 由于反轉圖片順序。Image Resolution 用于改變圖片的位數（ 顏色數）。1.3.3 Masking圖片不需要分析的區域，復雜劃分工具界面點擊 Define Mask 進入分析區域劃分界面有多種工具可供選擇，顯示紅色的地方，在后面的運算中，將不會被分析計

19、算。Image Masking進行圖片的分析計算，同時忽略 Mask中選擇的區域。（一般建議不對原圖 進彳T MASK建議對原圖進行PIV分析后再對所得矢量圖進行 MASK）1.3.4 PIV SignalPIV數據計算操作界面如上圖示，如果對原圖進行 PIV計算，則將鼠標放在1處，點右鍵分析；也可只對感興趣的區域進行PIV計算，這時將鼠標放在2處，點右鍵分析。Cross-correlation不常用，不表。（與下面的菜單功能一致）。Adaptive Correlation （生成矢量圖）Adaptive Correlation自 適 應 互 相 關 法 。 點 擊 將 出 現 下 面 的 界

20、 面 。 其 中 Finalinterrogation area size 是選擇最小分辨的網格大小，一般建議32*32,64*64 為宜。Overlap 表示在更大的網格范圍內尋找相關粒子進行計算，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格中，現在的 PIV算法 已經包含在內，可不選。其余選項可以保持默認狀態，如果需要修改，請參考Help。自適應互相關法選項圖過濾方法一般不用驗證選項對 Peak

21、validation 中 Minimun peak height relative to peak 選項，可以不用。如果使用，就設為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計算結論）其余選項最好不用。Average Correlation上圖中，一般采用Central difference 方法， Forward difference 用于 LIF 方法（激光誘發熒光粒子測量方法，未購買。）用于粒子較少的時候，對多幅圖片進行加權平均，得到一個圖片的結果。Fl

22、exPIV初始界面FlexPIV 用于自主繪制需要計算的網格。點擊 Edit 進入下面的編輯狀態。詳細操作見Help。本操作的重點是右邊的選擇項的設置，網格中以綠點為中心。改變網格類型就相當于改變以中心為準的網格形狀。其中 Shape type 為定義網格類型：Wall 整個平面都不分析Grid 普通網格Fals hole在普通網格內部網格進行加密分析，結合Grid 網格使用。Hole在Grid內部劃分不分析的區域，結合Grid網格使用Grid options1.3.5 Plots生成圖表、云圖：Scalar Map 將矢量圖轉為標量圖（云圖）。Extract 對比兩個點的特點（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 對某一點進行譜分析（能量密度分析）。1.3.6 Coordinates Grid Interpolation 將非結構化網格擬合成結構化網格1.3.7 StatisticsImage Mean 統計圖像平均值Image RMS統計圖像均方根Image Min/Max 統計圖像最小最大值1.3.8 Vect