Rovinná laserová anemometrie – Particle Image Velocimetry (PIV) je technika měření, umožňující získat informace o okamžitém rozložení rychlostí v dvourozměrném poli v proudící tekutině. Rychlosti se určují z měřené vzdálenosti, kterou urazí unášené částice v toku, a z času, který částice k překonání této vzdálenosti potřebují. Částice jsou buď součástí proudícího média (méně často), nebo se jimi toto médium sytí (ve většině případů). Systém zobrazuje a analyzuje částice, které jsou v proudícím médiu vybrány rovinným světelným řezem. Vhodně umístěná světelná rovina je vytvářena výkonovým laserem a systémem optických prvků. Aby docházelo ke stroboskopickému jevu umožňujícímu “zmrazení” pohybu částic, je buzení světelné roviny pulzní. Doba mezi impulzy je tím časem, který slouží k výpočtu rychlosti.
Obr.1: Základní uspořádání PIV.
Záznamový systém, nejčastěji CCD kamera, umístěný optickou osou kolmo ke světelné rovině (základní rozmístění jednotlivých prvků měřicí soupravy je na obr. 1), zobrazí každou částici jako světlé zrno na tmavém pozadí. Jsou pořízeny dva snímky unášených částic velmi rychle za sebou.
Obrazy kamery jsou rozděleny na pravoúhlé oblasti (obr. 2). Pro každou z těchto vyhodnocovaných ploch je korelačními metodami stanoven jeden vektor, reprezentující průměrný posun všech částic uvnitř vyhodnocované plochy. Dělením tohoto posunutí známou dobou mezi dvěma záznamy obrazů jsou vektory posunu konvertovány do mapy nezpracovaných rychlostních vektorů. (K urychlení výpočtu korelací se používá zpracování FFT. Přitom je nutné mít na mysli, že vždy bude existovat určitý výsledek a teprve následné kontrolní postupy ukáží, zda platný, nebo nikoliv. Než se tak stane, tak se takové vektorové mapy nazývají nezpracované, nebo hrubé vektorové mapy.)
Obr. 2: Vyhodnocované plochy.
V další etapě se aplikují kontrolní algoritmy na nezpracované mapy a v nich detekují a odstraňují extrémní hodnoty, jimiž jsou chybné vektory. Výstupem je nová vektorová mapa, ze které je možno další analýzou vytvářet proudnice, pole vířivosti atd.
Obr. 3. Okamžité stavy rychlostního pole při obtékání šikmé desky.
