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1、PIV操作作手册目录特别注意事事项31 PIVV设备连连接41.1设备备连接原原理图41.1.11相机连连接方法法和注意意事项41.1.22同步器器连接51.1.33电脑连连接62 PIVV软件安安装73 PIVV使用主主要操作作顺序74 PIVV软件使使用说明明94.11设备连连接与采采集操作作94.2数据据查看方方法114.3数据据分析方方法124.3.11 Immagee Prroceessiing124.3.22 Immagee Coonveersiion144.3.33 Maaskiing144.3.44 PIIV SSignnal154.3.55 Pllotss194.3.66 C
2、ooorddinaatess204.3.77 Sttatiistiics204.3.88 Veectoor & Deerivvatiive214.3.99 Cooorddinaatess244.3.110 选选定气泡泡过程254.3.111 MMatllab连连接口254.3.112 三三维PIIV分析析25特别注意事事项1 激光非非常危险险，特别别注意眼眼睛和相相机安全全，操作作一定按按照规定定方法执执行。2 使用激激光器前前，仔细细检查各各系统是是否连接接正确。3 相机不不能长时时间连接接电源，不用的时候一定将电源线拔掉。4 用相机机标定时时，需要要拆下滤滤光镜，此此时不允允许打开开激光器
3、器，打开开激光器器前，必必须安装装上相机机镜头盖盖。5 做实验验前一定定要盖上上滤光片片6 激光器器必须每每周至少少使用一一次，否否则性能能将下降降。7 实验时时，不允允许非实实验人员员在实验验室停留留。特别情况处处理：有时会发生生软件异异常情况况，这种种情况下下删除两两个目录录，即可可恢复。c:prrogrramDDataaDaanteec DDynaamiccsc:usserdelllAAppDDataaLoocallDaanteec DDynaamiccs1 PIVV设备连连接1.1设备备连接原原理图设备连接原原理图1.1.11相机连连接方法法和注意意事项相机通过白白色宽数数据线连连接电
4、脑脑，用一一黑色圆圆头线同同时连接接相机电电源和同同步器，其其中同步步线连接接线接同同步器输输出端55（OUUT5）和6（OUT6）。注意在不使使用相机机时（做做完实验验），一一定要拔拔掉相机机电源否否则有烧烧毁的危危险。建建议拔掉掉电源与与插线板板之间的的连接。相机在使用用中一定定注意保保护CCCD，在在有激光光时，必必须盖上上镜头盖盖（标定定时）或或者安装装上滤光光片（实实验时），并且不能让激光直射或者强反射到相机里面。相机镜头可可调节光光圈大小小和进行行对焦。在在完成对对焦后不不得移动动和旋转转相机和和相机镜镜头。相机连接图图1.1.22同步器器连接同步器负责责连接电电脑、相相机和激激光
5、器。在在同步器器输入面面，只需需要用宽宽数据线线连接电电脑的NNI输出出端。在在同步器器输出面面，用控控制电缆缆线分别别连接相相机和双双腔激光光器。同步器输出出面本系统中，11、3接接口分别别连接AA、B Cloock，33、4接接口连接接Q-iin。1.1.33电脑连连接电脑连接相相机和同同步器。注意，本PPIV软软件配有有专门的的软件加加密狗，外外形像优优盘。要要使用PPIV系系统就必必须插上上加密狗。必须须注意保保护加密密狗，谨防防有人误误将加密密狗带走。同时如果发发生加密密狗丢失失，需要要找到一一份PIIV系统统软件明明细单，向PIV公司重新购买加密狗。电脑连接2 PIVV软件安安装首
6、先安装664位操操作系统统，然后后安装DDELLL驱动（WWIN77系统中中自带趋趋动，不不需要额额外安装装），然然后安装装DANNTECC公司提提供的PPClee图形采采集卡驱驱动NII-IMMAQ和和同步器器控制卡卡PCII卡驱动动DAQQmx，再装PPCIee卡和PPCI插插入计算算机，最最后安装装Dynnamiic SStuddio软软件dyynammicsstuddio V3.0。只有在插上上加密狗狗后，软软件才能能使用。3 PIVV使用主主要操作作顺序3.1开机机前: 开机前前检查设设备连线线是否正正确(同步器器1,88只能用用一个)，并打打开所有有仪器的的电源（相相机、激激光器，
7、当当然还有有计算机机）。3.2开机机步骤:（1）开启启计算机机（2）启启动DyynammicSStuddio操操作软件件。3.3标定定步骤:a) 检查相机镜镜头盖是是否盖上上，若没没盖上，请请盖上镜镜头盖。b) 使激光器发发光（一一般只发发射一腔腔激光即即可，一一般为为为Lasser11），用用片光找找到要测测量的平平面；此此时，注注意保护护眼睛，激激光能量量尽量小小一些，我我们能看看到激光光即可。设置为单帧帧模式，Trigger rate 用45Hz，点Preview。(Preview模式下Number of images 没用，激光用一直发光，直至Stop停止)。c) 移动标定靶靶，使其其
8、在激光光片光平平面内，即即标定靶靶所在平平面为实实际要测测量的平平面；此此时，注注意保护护眼睛，激激光能量量尽量小小一些，我我们能看看到激光光即可。d) 关闭激光器器（用激激光器控控制面板板关闭），移去相机盖，运行DynamicStudio软件，切换到采集模式，运用“Free Run”模式调整两个相机，使标定靶在两个相机拍摄区域的中间位置（即尽量使两个相机的拍摄区域重合。此时相机不用滤光镜）；e) 调焦。使两两个相机机很好地地聚焦在在标定靶靶上。f) 检查连线（软软件界面面内）。g) 运行单帧模模式，采采集一张张图片，切切换到AAcquuireed DDataa栏(MMenuu-VVieww-
9、AAcquuireed DDataa)点击Savve ffor Callibrratiion，把把数据存存为标定定数据；然后再再分别向向前和向向后移动动坐标靶靶对称的的采集几几个位置置（一般般5个就就可以），并并记住这这几个位位置的ZZ值（第第一张为为Z00处）。（注注意：坐坐标靶平平面为XXY平面面，坐标标靶向靠靠近相机机的方向向移动为为Z的正正方向）；h) 采集并存储储完成后后，切换换到分析析模式，在在所得图图片上点点击右键键Cusstommizeed ppropperttiess选择ZZ选项框框确定；然后再再右键点点击图片片Shoow CConttentts LListt这时可可以看到到
10、所获取取的几幅幅图片点击每每一图片片，在左左下方的的Prooperrtiees栏里里都可以以看到图图片属性性（这时时多了ZZ项）依次填填入每个个图片的的Z值（图片与与Z值必必须对应应正确）；右键点击总总图片CallibrrateeCallibrratiionImaage Moddel Fitt(IMMF) tarrgett选择标标定板型型号，iimaggingg moodell 选择择dirrectt liineaar ttrannsfoorm，确定坐标轴xy方向即可。Ok生成imf.dlt文件。将imf.dlt文件拉入图片中即可显现标定效果。显示过后，即看圆心点与直线交叉点的重合度好不好，重
11、合好就说明标定效果好。如果重合不好，则需要重新标定，直到满意为止。（标定时，注意拍摄图片亮度对标定结果的影响，如未标定成功可看提示是何问题）对相机2采集的图片也进行相同操作。这样标定操作完成。标定拍摄时时，最好好是标定靶靶占满整整个拍摄摄窗口。运用一个相相机进行行二维PPIV标标定时的的步骤：A 把相机盖盖盖上（一一定要盖盖上），打打开激光光器，用用片光找找到要测测量的平平面；B 在片光平面面中放入入一把尺尺子，并并关闭激激光，打打开相机机盖；C 运行DynnamiicSttudiio软件件，新建建一个DDataabasse并切切换到采采集模式式，运用用“Freee RRun”模式来来调焦，使
12、使相机尽尽可能清清楚的拍拍到尺子子（此时时相机不不用滤光光镜）；D 选择单帧拍拍摄模式式采集图图片数输输入1点击AAcquuiree采集图图片（此此时激光光器可以以用内触触发，用用自然光光拍摄；也可以以用外触触发，但但相机要要加上滤滤光片）切换到Acquired Data栏点击Save for Calibration，把数据存为标定数据； E 采集并存储储完成后后，切换换到分析析模式，在在所得图图片上点点击右键键Meaasurre SScalle FFacttor把图片片中的AA和B分分别拖到到两个刻刻度上选择AAbsoolutte DDisttancce输入AA到B的的距离OK；3.4测试试
13、和数据据分析:A把相机机加上滤滤光片，激激光器按按下Siimmeer（绿绿钮）和和Worrk(红钮)（做好好发光准准备）；B. DyynammicSStuddio软软件切换换到Prreviiew模模式下，选择双帧拍摄模式输入合适的Time Between Pulse输入采集频率调节激光器光源强度，使图像灰度分布合理。双击采集图片，分析示踪粒子的密度，大小，跨帧时间是否合适等。分析方法，在在图像上上点击右右键，选选定Diispllay Opttionns. 如上右图，选选网格大大小，每每个网格格内有55-8个个粒子时时PIVV计算结结果较为为理想。按按键盘字字母T，可可自动在在第1帧和第第2帧切
14、换换，当一一个粒子子在两帧帧之间移移动不超超 过网网格的11/2时时，说明明跨帧时时间合适适。C输入采采集图片片数点击AAcquuiree采集图图片切换到到Acqquirred Datta栏点击SSavee inn Dattabaase；D采集并并存储完完成后，切切换到分分析模式式，进行分分析，分分析方法法见后面面介绍。4 PIVV软件使使用说明明4.1设备备连接与与采集操操作4.1.11 激光光器添加加 控制面面板上-ttoolls-liightt soourcce wwizaard，接接下来进进入添加加步骤。按照提示进进行操作作-给定激激光器名名称（比比如viilitte3550）-选取T
15、Two carrvittiess其余均均采用默默认参数数即可。1. maax ttrigggerr frrequuenccy设置置为100HZ。2.flaash 1 tto QQ-swiitchh1 ddelaay和fflassh 22 too Q-sswittch22 deelayy 设为为5555s3.Q-swwitcch 11acttivaatioon ddelaay和QQ-swiitchh 2 acttivaatioon ddelaay均设设为0.87s.其余均采用用默认设设置即可可。然后进入采采集模式式，在右右侧控制制面板上上选择ssyncchroonizzatiion Cabble
16、ss 出现现如下图图所示：并且比下下图多出出两个相相机接口口，分别别连接第第五和第第六个箭箭头即可可。接入相机和和同步器器，选择择Creeatee Deefauult connnecctioon（告告诉软件件，硬件件是怎么么连接的的） 相机双帧模模式与单单帧模式式数据保存界界面Time bettweeen ppulsses：为激光光器两腔腔之间的的时间（只只在双帧帧模式下下适用）,可以调节，根据拍摄图像粒子移动距离而定，一般保证示踪粒子在最小单元格（32*32）中移动1/4到1/2的时间为准。可调范围为几十纳秒到67000纳秒。注意：获得得的图像像中，每每个单元元格中的的粒子数数最好为为5-8
17、8个，每个个粒子所所占的像像素最好好是2个个左右。Triggger ratte：拍摄频频率，最最高为77.4。Numbeer oof iimagges：拍摄照照片对的的数量。其中Freee RRun为为观测窗窗口，在在单帧模模式中，当激光机不发光，相机进行对焦时使用，其连续不停。其中Preevieew 用用于试拍拍摄，激激光发光光，其连连续不停停。可以以观测激激光能量量和所加加粒子浓浓度是否否合适。其中Acqquirre用于于正式采采集数据据。注意意标定时时，一定定将激光光器关掉掉。在正正式采集集数据时时，一定定先安装装上滤光光镜。使用Acqquirre正式式采集后后保存数数据，如如果是标标定
18、，选选择Saave forr Caalibbrattionn。如果果是PIIV图像像，选择择Savve ffor Dattabaase。选择Cleear Buffferrs进行行清除图图片所占占的内存存。4.2数据据查看方法法数据处理窗窗口在FlowwSennse上上左双击击出现对对应图片片，右击击选择SShoww Coonteentss Liist（对对后面所所有右击击，只要要出现都都适用）就就可以看看到对应应图片对对的列表表；或选选择Annalyysiss进行分分析工作作（注意意此时是是进行图图片的分分析，与与后面矢矢量图的的分析有有区别。）双击拍摄的的图片会会出现下下图，然然后拖动动蓝色
19、的的方块进进行调节节，就可可以看到到不太明明显的粒粒子。调节图片灰灰度界面面 在在FloowSeensee上点右右键选AAnallyzee. 选IImagge pproccesssingg-RROI Exttracct，进进入界面面如下： 在空白白处点右右键，点点Collor Mapp Annd HHisttogrram，如如右上图图。调节节直方图图变换工工具，在在空白处处即可出出现照的的PIVV图像。 拖拖动浅红红色边框框的四个个角，将将需要计计算的流流场包括括进去，以以后的计计算只计计算红色色边框之之内的图图像元素素。4.3数据据分析方方法若想得到正正确的矢矢量图结结果,需需要注意意以下步
20、步骤:此步骤的目目的是得得到较准准确的PPIV两两维流场场图.特特别是镜镜头与拍拍摄平面面不垂直直时,此此步骤尤尤为重要要. 4.3.11 Immagee Prroceessiing图片像素分分析界面面Imagee Arrittthmeeticc 表示示对像素素的加减减乘除运运算。（例例如当图图片较暗暗的时候候，可以以对图片片进行乘乘法运算算）Definne IImagge BBalaancee定义片片光的修修正，进进行片光光平滑。Imagee Baalanncinng 可可以把以以前不容容易看到到的粒子子能够显显示出来来。ROI EExtrractt用于截截取一部部分分析析用的图图片区域域。
21、Imagee meean用用于图片片的某一一像素平平均计算算。Imagee RMMS图片片像素的的均方根根计算。Imagee miin/mmax图图片像素素最小与与最大计计算。Imagee Sttitcch 图图片拼接接（当流流场较大大时就可可以采用用此方法法）Imagee Hiistoograam 直直方图Imagee Prroceessiing Libbrarry（IIPL）：低通、高高通其他选项请请参考HHelpp。 4.3.22 Immagee Coonveersiion图片对应顺顺序转换换界面Make Sinnglee Frramee用于保保存某一一单帧。Make Douublee
22、Frramee用于更更改所有有帧的顺顺序。Make Revversse FFramme 由由于反转转图片顺顺序。Imagee Reesollutiion用用于改变变图片的的位数(颜色数数)。4.3.33 Maaskiing图片不需要要分析的的区域，复复杂划分分工具界界面点击Deffinee Maask进进入分析析区域划划分界面面有多种工具具可供选选择，显显示红色色的地方方，在后后面的运运算中，将不会被分析计算。Imagee Maaskiing 进行图图片的分分析计算算，同时时忽略MMaskk中选择择的区域域。（一一般建议议不对原原图进行行MASSK，建建议对原原图进行行PIVV分析后后再对所所
23、得矢量量图进行行MASSK。）4.3.44 PIIV SSignnalPIV数据据计算操操作界面面如上图示，如如果对原原图进行行PIVV计算，则则将鼠标标放在11处，点点右键分分析；也也可只对对感兴趣趣的区域域进行PPIV计计算，这这时将鼠鼠标放在在2处，点点右键分分析。Crosss-coorreelattionn不常用，不不表。（与与下面的的菜单功功能一致致）。Adapttivee Coorreelattionn（生成成矢量图图）Adapttivee Coorreelattionn自适应应互相关关法。点点击将出出现下面面的界面面。其中中Finnal intterrrogaatioon aar
24、eaa siize 是选择择最小分分辨的网网格大小小，一般般建议322*322,644*644为宜。OOverrlapp 表示示在更大大的网格格范围内内寻找相相关粒子子进行计计算，一一般选择择25%或者550%。其其余选择择框中，保保持2为为宜。在在opttionns中，hhighh acccurracyy suubpiixell reefinnemeent 用于粒粒子小于于一个像像素时；Usee deeforrminng wwinddouwws适用用于大流流速时的的变形网网格中，现现在的PPIV算算法已经经包含在在内，可可不选。其余选选项可以以保持默默认状态态，如果果需要修修改，请请参考HH
25、elpp。自适应互相相关法选项项图过滤方法一一般不用用 验证选项对Peakk vaaliddatiion中中Minnimuun ppeakk heeighht rrelaativve tto ppeakk选项，可可以不用用。如果果使用，就就设为11.088。Locaal NNeigghboorhoood Vallidaatioon选Usee Moovinng AAverragee(属于于PIVV矢量的的一种后后处理方方法。NNonee表示原原始的PPIV计计算结论论)其余选选项最好好不用。Averaage Corrrellatiion上图中，一一般采用用Cenntraal ddiffferee
26、ncee 方法法，Foorwaard diffferrencce用于于LIFF方法（激激光诱发发荧光粒粒子测量量方法，未未购买。）用于粒子较较少的时时候，对对多幅图图片进行行加权平平均，得得到一个个图片的的结果。FlexPPIV初始界面FlexPPIV用用于自主主绘制需需要计算算的网格格。点击击Ediit进入入下面的的编辑状状态。详详细操作作见Heelp。本操作的重重点是右右边的选选择项的的设置，网网格中以以绿点为为中心。改改变网格格类型就就相当于于改变以以中心为为准的网网格形状状。其中Shaape typpe为定定义网格格类型： Walll整个个平面都都不分析析 Griid普通网网格 Fal
27、ls hholee在普普通网格格内部网网格进行行加密分分析，结结合rrid网网格使用用。 Holee在GGridd内部划划分不分分析的区区域,结结合rrid网网格使用用。Grid opttionns 4.3.55 Ploots生成图表、云云图：Scalaar MMap 将矢量量图转为为标量图图（云图图）。Extraact 对比两两个点的的特点（差差别）。Profiile Ploot 对对比两条条线的差差别。（矢矢量沿某某一线上上的变化化，需要要将矢量量图先显显示）。Specttrumm 对某某一点进进行谱分分析（能能量密度度分析）。4.3.66 CooorddinaatessGriid IIn
28、teerpoolattionn 将非非结构化化网格拟拟合成结结构化网网格4.3.77 SttatiistiicsImagee Meean 统计图图像平均均值Imagee RMMS 统统计图像像均方根根Imagee Miin/MMax 统计图图像最小小最大值值4.3.88 Veectoor & Deerivvatiive本操作对矢矢量图有有效Scalaar DDeriivattivees可以计算速速度梯度度，涡量量等。Streaamliiness可以绘画流流线。流线效果图图Line Inttegrral connvollutiion可以画水纹纹图水纹效果图图Vectoor SStattistti
29、css统计平均流流场效果图4.3.99 Cooorddinaatess只对矢量图图有效Vectoor RRotaatioon/MMirrroriing对对矢量进进行转动动或者镜镜像Vectoor SStittchiing对对象较大大时，可可以对图图像进行行对接Vectoor DDewaarpiing对对有角度度偏差的的矢量进进行修正正Grid Intterppolaatioon 对对网格插插值；有有时只有有完成这这一步后后才能进进行FllexPPIV的的操作，如如云图，涡涡量的计计算。4.3.110 选选定气泡泡过程依照下图SShaddow Proocesssinng命令令用框选选选定气气泡S
30、hadoow右键Parrticcal ChaaraccterrisaatioonShaadowwPrroceessiingOKAsssisttanttSellectt选择具具有代表表性的气气泡（即即灰度值值能代表表大部分分气泡）OKOK。具体操作如下四幅图片。此时得到了了气泡轮轮廓图片片右键将背景景颜色改改为黑色色。如果气泡选选定与原原图不符符合，可可以通过过重新设设定Thhressholld lleveel的方方法获得得理想的的效果。4.3.111 MMatllab连连接口AnaliizeLiinkssMaatlaab llinkk将软件件与Maatlaab进行行连接。4.3.112 三三维PIIV分析析Stereeo PPIV Proocesssinng用空格格键选定定“标定值值”（两个个相机）、矢矢量图（两两个相机机）在总图图目录上上右键分分析。4.3.113导导入图片片按照提示选选择图片片所在文文件夹，支支持输入入bmpp、jppg、ttif格格式图片片。可以以根据需需要选择择图片张张数。39