[实用新型]介观无级PIV测量装置

说明书

技术领域

实用新型涉及PIV实验测量装置，具体涉及一种介观无级PIV测量装置，属于粒子图像测速技术领域。

背景技术

粒子图像测速技术（PIV），原理简单，在流场中加入示踪粒子，以粒子速度代表其所在流场内相应位置处流体的运动速度。PIV作为一种无扰、全流场瞬态测量的测量方法，在流体力学及空气动力学领域受到大量研究者的青睐，具有极高的学术意义和工程实用价值。

目前，PIV主要分为两种：一种为宏观尺度的PIV，主要研究对象是宏观问题，可视范围为cm级以上；另一种是微观尺度的PIV，主要研究对象是微观问题，可视范围一般为um-mm级别。

宏观尺度的PIV广泛应用于水洞和风洞实验研究，如黄彪等应用PIV对绕水翼空化流场的速度场和涡量场等流动特性进行分析，测试区域的范围为700mm×190mm（黄彪,王国玉,王复峰,高德明.非定常空化流场结构的实验研究[J].实验力学,2011,26(04):417-424）;陈细军等某类车体纵对称面内的尾部流场的速度场和涡量场进行测量，测试区域的范围为3000mm×2500mm（陈细军,谷正气,何亿斌.PIV技术在汽车模型风洞中的应用[J].汽车工程,2009,31(02):170-174）。微观尺度的PIV主要应用于微通道的流场测量，如谢海波等应用的PIV，通过添加显微镜，可对微米级流道进行全流场的速度测量（谢海波,傅新,杨华勇.基于Micro-PIV的微观流场检测技术[J].机械工程学报,2005,41(09):106-111）。采用上述两种PIV测量存在以下不足：

1）宏观尺度的PIV可视范围在cm级以上，微观尺度的PIV可视范围在um-mm级，在mm-cm级是测量的空白区域。

2）宏观尺度的PIV通过调节CCD相机的焦距来调节可视范围和微观尺度的PIV通过显微镜调节可视范围，它们都是定级地调节。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种介观无级PIV测量装置，能够对介观流场进行测量，可应用于mm-cm级可视范围的测量，并且可以对可视范围进行无级调节。

一种介观无级PIV测量装置，包括CCD数字相机，相机接口、镜头接口、伸缩机构和镜头；其中，伸缩机构由基座、丝杠、滑块和步进电机组成，滑块上加工与丝杠配合的螺纹孔，步进电机固定在基座的一侧端面上，其输出轴通过联轴器与丝杠固定连接，丝杠与滑块的螺纹孔配合，滑块与基座上的滑槽配合，滑块在步进电机的驱动下沿滑槽直线移动；

其整体连接关系为：CCD数字相机固定在相机架上，相机接口固定连接在伸缩机构的基座上，相机接口与CCD数字相机相连接，伸缩机构通过相机接口与CCD数字相机连接成一体，镜头接口固定连接在伸缩机构的滑块上，镜头与镜头接口连接成一体。

工作过程：步进电机转动带动丝杠产生转动，由于套接在丝杠上的滑块受滑槽的限制无法转动，因此只能沿滑槽作直线移动，通过控制步进电机的转速以及丝杠的螺距可以精确的控制滑块相对基座的位移量，即可以调节CCD数字相机和镜头的相对位置，达到无级调节像平面的位置的目的。

有益效果：

1、本实用新型的伸缩机构采用步进电机以及丝杠与滑块配合的伸缩机构可以实现mm-cm级流场区域的测量。

2、本实用新型在介观测量的基础上，能够对可视范围进行无级调节，实现连续变换。

3、本实用新型在介观流场中，可以实现由mm/s-m/s速度范围的测量，拓宽了测量的适用范围。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的成像原理图。

其中，1-CCD数字相机，2-相机接口、3-镜头接口、4-伸缩机构、5-镜头。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

如附图1所示，本实用新型提供了一种介观无级PIV测量装置，包括CCD数字相机1，相机接口2、镜头接口3、伸缩机构4和镜头5；其中，伸缩机构4是基座、丝杠、滑块和步进电机组成，滑块上加工与丝杠配合的螺纹孔，步进电机固定在基座的一侧端面上，其输出轴通过联轴器与丝杠固定连接，丝杠与滑块的螺纹孔配合，滑块与基座上的滑槽配合，滑块在步进电机的驱动下沿滑槽直线移动；