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PIVとは

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粒子画像流速測定法 PIVとは

PIVとは粒子イメージ流速計測法 (Particle Image Velocimetry)  の略で、非接触で2次元断面中の速度分布を計測する手法です。可視化された計測空間から画像処理により数多くの計測点で速度と方向を同時算出するので、ピトー管やLDVなどの流速計よりも空間中の流体構造が把握しやすい点が特徴です。

2次元PIVの計測原理では、まず可視化用レーザシート光源を、流れ場中に混入されたトレーサ粒子に照射し,ライトシートで切り出された流れ場の2次元断面内の粒子位置をカメラで撮影し記録します。微小時間差をもって記録された2つの画像の粒子群の移動量の差からベクトル(速度・角度)を計算することができます。

近年では高速度カメラの飛躍的な向上により、カメラ側での露光時間を短かい鮮明な画像を数m/sec~もしくは数μ/sec間隔で動画として取り込むことで、時系列での解析が可能になりました。

基本システム構成

システム構成図

システム構成図
マーカーとなるスモークを右手より散布し、次にレーザーシートで気流の2次元断面を可視化します。
煙を流しただけでは判別できない流体挙動の詳細な情報を得られます。更に解析ソフトで速度分布を算出し流れの構造を定量的に評価します。
ベクトルが暖色になるに従い流速が早くなっております。設定した任意の計測点全てで速度を算出でき、数値データはCSVで出力ができます。

流体画像解析 流速計測法 PIVシステムについて

PIVでは高密度の粒子群により形成された濃度パターンの変位を追跡して流速を算出する自己相関PIVと相互相関PIVが代表的な解析手法として存在し、2時刻の画像間での局所的な濃度パターンの類似性を相互相関により求め、そのピーク位置から移動量を定める相互相関PIVが近年の計測方法としては主流となっております。
流れ場へ注入するトレーサ粒子の形状・性質により、流体画像解析 流速計測法を分類すると下記のような手法に分かれます。

図

計測対象ごとに可視化方法(光源の使い方)やカメラ設定(撮影速度・露光時間)、粒子選定(煙・紛体の追随性)などを適切に設定することが重要になりますので、高精度に計測ができる機器構成をご案内しております。またお持ちのカメラ高速度などありましたらその仕様に合わせたPIVシステムの構築もさせて頂きます。

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