量中得到了广泛的应用。然而，它和LDV以及热线流速仪一样，都只是孤立点测 量技术。在对流动测量过程中，这些方法的使用或多或少地干扰了流场的自由运 动，而且很难获得细致的流动图像，难以满足瞬态流场测试的需要。流动显示技 术对于提供瞬态流动图案无疑是非常有效的，但在定量上遇到了很大的困难，精 度方面也很难满足测试要求。 随着科学技术的发展，在流体研究需求的刺激下，流动显示技术结合光学、 图像处理及计算机技术，将流动显示所获得的定性图像推向定量化，PIV技术应 运而生。该技术综合了孤立点测量技术和显示测量技术的优点，克服了两种测量 技术的弱点而成，可通过流场图像的分析获得流动结构，因此既具备单点测量技 术的精度和分辨率，又能获得流动显示的瞬态信息和整体结构。PIV技术的这个 特点使得该技术具有获得小尺度结构矢量图的能力，这对于既拥有很宽范围的运 动尺度，又要求具有能分析足够小尺度的空间分辩率的湍流研究无疑是非常重要 的。另外，PV的技术特点也使得它可以满足一些稳定流动的测试需要。所谓稳 定流动指的是速度脉动与平均速度相比很小的流动。实际流动中存在着许多特殊 情况，比如狭窄流场，其流动本身是稳定的，但流场狭小，LDⅣ的分光束难以相 交成可测状态，而FA又会破坏流场的状态，此时粒子图像测速技术便能派上 用场了。 1.2PIV测速原理及系统结构 PIV技术来源于流动显示技术，主要通过图像分析技术追踪散布在流场中小 颗粒，并用这些颗粒的运动来表征流体的运动，其具体操作过程为：首先在流场 中布撒示踪粒子，使用532m的激光或其他光源照亮所测流场区域，通过连续两 次或多次曝光，粒子的图像被记录在底片上或成像在CCD面上：然后采用自相关 法、互相关法以及颗粒跟踪等方法处理粒子图像，计算出流场中各点的流速矢量： 最后根据需求，反演出其他运动参量（包括流场速度矢量图、速度分量图、流线 图等)。从本质上来讲，粒子图像测速测出的是流场中粒子的速度，是利用布撒 在流体中的跟随性较好的示踪粒子来代表粒子所在位置的流场速度。 图1-2PIV测速原理量中得到了广泛的应用。然而，它和 LDV 以及热线流速仪一样，都只是孤立点测 量技术。在对流动测量过程中，这些方法的使用或多或少地干扰了流场的自由运 动，而且很难获得细致的流动图像，难以满足瞬态流场测试的需要。流动显示技 术对于提供瞬态流动图案无疑是非常有效的，但在定量上遇到了很大的困难，精 度方面也很难满足测试要求。 随着科学技术的发展，在流体研究需求的刺激下，流动显示技术结合光学、 图像处理及计算机技术，将流动显示所获得的定性图像推向定量化，PIV 技术应 运而生。该技术综合了孤立点测量技术和显示测量技术的优点，克服了两种测量 技术的弱点而成，可通过流场图像的分析获得流动结构，因此既具备单点测量技 术的精度和分辨率，又能获得流动显示的瞬态信息和整体结构。PIV 技术的这个 特点使得该技术具有获得小尺度结构矢量图的能力，这对于既拥有很宽范围的运 动尺度，又要求具有能分析足够小尺度的空间分辩率的湍流研究无疑是非常重要 的。另外，PIV 的技术特点也使得它可以满足一些稳定流动的测试需要。所谓稳 定流动指的是速度脉动与平均速度相比很小的流动。实际流动中存在着许多特殊 情况，比如狭窄流场，其流动本身是稳定的，但流场狭小，LDV 的分光束难以相 交成可测状态，而 HWFA 又会破坏流场的状态，此时粒子图像测速技术便能派上 用场了。 1.2 PIV 测速原理及系统结构 PIV技术来源于流动显示技术，主要通过图像分析技术追踪散布在流场中小 颗粒，并用这些颗粒的运动来表征流体的运动，其具体操作过程为：首先在流场 中布撒示踪粒子，使用532nm的激光或其他光源照亮所测流场区域，通过连续两 次或多次曝光，粒子的图像被记录在底片上或成像在CCD面上；然后采用自相关 法、互相关法以及颗粒跟踪等方法处理粒子图像，计算出流场中各点的流速矢量； 最后根据需求，反演出其他运动参量（包括流场速度矢量图、速度分量图、流线 图等）。从本质上来讲，粒子图像测速测出的是流场中粒子的速度，是利用布撒 在流体中的跟随性较好的示踪粒子来代表粒子所在位置的流场速度。 图1-2 PIV测速原理