喷嘴结构设计与流场分析毕业设计说明书+CAD图纸(7)
（3） 测量系统
雾化粒径的测量可以采用PIV测量系统及相关二次开发的图像处理软件：雾化角需要采用数码照相机直接拍摄，并通过相关数字图像处理软件得以确定。
3.2 测量系统及原理
3.2.1 雾化粒径的测量方法
研究喷嘴的雾化特性需要对液雾进行试验研究，同时也离不开测量技术的应用。目前测量雾化粒径较为常用的方法是光学法，在光学测量方法中最常用的是光散射法、全息照相法、P1V方法。光散射法是以激光散射原理为理论基础，利用测试时颗粒散射光强的空间分布，测量出颗粒尺寸大小。该技术具有测量速度快、精确度高、测量范围宽、操作简便等优点。光散射法中以英国的Malvern激光粒度分析仪为代表。测量的过程为：激光光源的单色光经扩速透镜、准直透镜和光栅，穿过喷雾区，被雾状颗粒群散射，接收透镜从正面接收散射光并会聚到探测器上，探测器将感受到的散射光强分布转换成电信号送到计算机处理，求取需要的颗粒特性参数。光散射法测量粒径的系统原理
由丁马尔文粒度仪通常只能测量获取通过控制体(Control VoIume)的粒子的大小[7]，本试验用的试验台雾化桶体直径较大，试验所用的喷嘴流量范围为300~800kg/h，喷雾较大，实验室没有适用于大直径测量范围的马尔文粒度仪，所以没有采用只能通过在较短时间内使喷嘴喷雾，在喷嘴喷雾下游25cm处平面上用钢板观察喷雾效果。
PIV技术是在流动显示技术的基础上，利用图像处理技术发展起来的一种新的流动测量技术。PIV技术的重要特点是突破了空间单点测量技术的局限性，可在同一时刻记录下整个测量平面的有关信息，通过计算机对图形的识别、处理和分析，可以十分有效地掌握全场的信息，从而获得流动的瞬时平面的速度场、涡量场等。近年来的研究表明，PIV技术不仅可以测量速度场，而且还可以通过对PIV图像的二次处理得到颗粒粒径分布、颗粒浓度以及颗粒速度场等信息。这是其它单点测量技术难以或无法做到的，同时现在的PIV系统还具备了与单点仪器，如激光多普勒风速计LDV等。由于它具有再现性好、精度高、实用性广和灵活性强等优点，并且可以实时测量，现已广泛应用于燃烧火焰场、热对流、火箭发射尾部流场、火炮发射口流场和柴油机喷雾等领域的研究[8,9,10,11,12,13]。我们利用该方法对不同工况条件下的液滴的粒径进行了试验测量，并采用相关软件进行了数据处理。
3.2.2 PIV测量系统
本文采用PIV仪是由丹麦Dantec公司制造的Flow Map2100型P1V仪(Particle Imaging Velocimetry，粒子成像速度仪)。该测量仪由示踪粒子发生系统、激光发射系统、图像记录等系统组成。激光发射系统包括大功率激光器、控制器、透镜组等；图像记录及处理系统包括CCD摄相机和专用的数据存储及处理器盼[14,15]，原理如图3-2，3-3所示。
图3-2 PIV系统示意图
图3-3 PIV系统测量原理图
激光发射系统
激光发射系统由两台脉冲式NdoyAG激光器和一组光学组件组成。激光器的工作频率为15Hz，每个脉冲能量为50mJ，两激光器脉冲间隔可调(300ns．300too，以满足不同流速流场测量的要求。其组成示意图如图3-3所示。光学组件的作用是将来自两个激光器的光束调节到同一光路，并通过组合透镜转换成厚度为2～3mm，具有一定扩张角度的片光源，并引向被测流场。Nd--YAG激光器发射的激光是波长为1064nm的远红外光，为非可见光，调节比较困难。通过二级谐波发生器将远红外激光倍频，变为波长为532nm的绿光，容易用肉眼观察，且处于相机比较敏感的光谱范围之内。