Quelltext der Seite Particle Image Velocimetry

'''Particle Image Velocimetry (PIV)''' ist ein berührungsloses optisches Verfahren zur Bestimmung von [[Geschwindigkeitsfeld]]ern in der [[Strömungsmechanik]]. In kurzem zeitlichen Abstand werden Partikel im [[Fluid]] fotografiert. Aus den Partikelpositionen auf den Bildern kann die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit näherungsweise gemittelt werden.

== Prinzip ==
[[Datei:PIVlab multipass.jpg|thumb|PIV-Analyse eines Wirbelpaares. Die Vergrößerung oben links zeigt den positiven Effekt moderner „Multipass window deformation“ Rechenverfahren.]]
Einem zu untersuchenden [[Fluid]] werden kleinste [[Partikel]] zugesetzt. Bei Strömungsanalysen in Wasser werden meist mikroskopisch kleine, mit Luft gefüllte Glaskugeln verwendet. Ebenso geeignet sind Kunststoffpartikel aus [[Polyamid]]. In Gasen werden die Partikel beispielsweise aus herkömmlichem [[Speiseöl]] oder einem Testfluid wie [[DEHS]] mittels Druckluft erzeugt. Der Durchmesser der Partikel liegt zwischen 0,5 und 50 [[Meter #Dezimale Vielfache|Mikrometer]]. Die [[Dichte]] der [[Partikel]] sollte ähnlich der Dichte des zu untersuchenden [[Fluid]]s gewählt werden. Ein zu einer Ebene aufgeweiteter [[Laser]]strahl beleuchtet in einer Ebene die Partikel pulsierend. Während eines Pulses werden in kurzem Abstand zwei Bilder geschossen. Meist werden hierzu zwei CCD-Chips einer Kamera verwendet. Der zeitliche Abstand der Auslöseverzögerung muss an die Hauptströmungsgeschwindigkeit angepasst werden. Je schneller die Strömung ist, umso kürzer muss der Abstand der Auslöseverzögerung gewählt werden. Die Partikel bewegen sich in der Zeit zwischen den beiden Bildern mit der lokalen Strömungsgeschwindigkeit. Das von den Partikeln reflektierte Licht der beiden Pulse wird mit einem [[Objektiv (Optik)|Objektiv]] auf den [[CCD-Sensor]] einer Kamera abgebildet und anschließend digital weiterverarbeitet.

=== Zweibildverfahren ===
[[Bild:PIV_analysis_of_a_stalled_flat_plate.jpg|thumb|PIV-Analyse vom Strömungsabriss einer ebenen Platte]]
Für jeden Lichtpuls wird ein eigenes Bild der strömenden Partikel aufgenommen. Die Ermittlung der Geschwindigkeitskomponenten in der Bildebene gelingt durch die Berechnung der [[Kreuzkorrelationsfunktion]] zwischen benachbarten Bildbereichen in beiden Bildern. Mit den Methoden der [[Photogrammetrie]] kann die Kamera [[Kalibrierung|kalibriert]] werden, damit die Bewegung aus den Bildkoordinaten in räumliche Koordinaten umgerechnet werden kann.

=== Einzelbildverfahren ===
Eine Variante des Verfahrens arbeitet mit einem einzelnen Bild für die Auswertung. Die Intensität des Beleuchtungspulses wird dabei während der Belichtung des Bildes variiert. Dadurch zeichnet jedes Teilchen durch seine Bewegung eine Spur im Bild, deren Helligkeit zwischen Anfang und Ende abnimmt. Der Spur kann somit eine Richtungs- und Geschwindigkeitsinformation zugeordnet werden. Die nachfolgende 3-D-Auswertung erfolgt genau wie beim Zweibildverfahren.

== Siehe auch ==
* [[Strömungsmesstechnik]]

== Weblinks ==
* [http://PIVlab.blogspot.com PIVlab: Open-source PIV Software für MATLAB, PIV Bilder/ Videos etc.]

[[Kategorie:Strömungsmechanik]]
[[Kategorie:Optische Messtechnik]]
[[Kategorie:Dimensionale Messtechnik]]