图1。2 散焦PIV的工作原理[25]

1。2。3 全息PIV技术

全息PIV技术运用粒子散射的光与参考光的干涉获得全息片，然后通过参考光照射重建原始光强场，再将其分成查询窗口，用互相关技术产生速度场。其特点就是利用全息技术代替传统的摄影技术，这种方法克服了单个相机成像镜焦距深度的限制。现代的全息PIV技术是把光束分成物光和参考光，从而避免干涉产生误差噪声。全息PIV的优势在于对极近壁区的测量。缺陷在于有一些因素会降低全息PIV的测量质量。在重构过程中，粒子散射的物光被视作圆柱形，而实际上光波是一个复杂的形状且会扭曲重构的粒子场。另外，光斑噪声会降低图像信噪比，这种因素增大了互相关的复杂性，使得传统的基于图像的互相关难以使用，现行替代手段是单粒子识别与相关，不过这种方法又会极大限制粒子密度。

1。3 层析PIV技术

层析PIV是一个新的实验技术，该技术是由Elsinga在2006年发展起来的[26]，并随之逐步改善和应用，是目前实验流体研究的重要关注点。层析PIV应用面更为广泛。在现有的三维流场测量测速技术中，大家更多的把关注投入在层析PIV技术的研究中，因为层析PIV技术：与三维粒子跟踪测速技术相比，可以实现更高的示踪粒子密度；与全息PIV技术相比，装置相对简单且成本相对较低；与扫描PIV技术相比，可以实现瞬时测量三维空间流场。总而言之，层析PIV技术以其独特优越性，获得了迅速发展。

层析PIV过程大致有四步[27-29]（如图1。3所示）：

1、照明流场：利用三维空间激光束照亮散布在流场内的示踪粒子。与传统二维PIV技术相比，层析PIV中的流场区域利用立体激光束来照亮，而在二维PIV中是利用二维平面激光照明流场，只有片光面内的粒子运动才能看见。层析PIV利用三维立体激光束照亮整个待测流场空间，因此整个待测流场空间的粒子运动状况都能拍摄到。对于层析PIV来说，关键点是利用三维立体激光束照明全场的示踪粒子，从而可以获得流场的三维粒子空间场。

2、相机记录：利用多个CCD相机同时从多个视角对流场中示踪粒子进行拍摄。流场被照亮后，利用N个相机系统从N个不同角度同时拍摄记录流场。在该步骤中，CCD相机是关键，多个高空间分辨率、高时间分辨率的CCD相机可以测出更精细的流场。

3、三维重构：利用多个CCD相机阵列采集的二维投影图像重构出三维空间粒子场。多相机系统同时从不同角度拍摄的照片通过光学层析技术可以重构出三维空间粒子场。层析方法就是利用层析离散方式把三维空间粒子场离散为多个二维平面，然后对应到相机投影图像内，相机记录二维图像可以简化为一条直线阵列，利用层析方法就能把一个三维重构问题简化成二维重构的降维模型。然后经过重构，把三维空间中的所有二维层析平面组合就得到三维空间场。文献综述

4、三维互相关：将重构得到的两个空间粒子场进行三维互相关得到三维空间速度场。空间互相关主要讨论两张连续图像的查询窗口之间的粒子相关度，一般情况下，因为两张连续粒子图像时间间隔很小，因此第一张图像粒子群状态在该时间间隔内在第二张粒子图像里不会有很大变化，换言之，小区域内的粒子群在短时间内的位移可以认为基本一致，接着利用空间互相关技术就可以计算粒子场的位移，从而获得流场的速度场。