激光多普勒粒子分析PDA.ppt

PDA系统简介 总部位于丹麦哥本哈根公司历史超过60年 前身是DISA的一部分在5个国家有6个分公司 代理公司遍布世界120余名员工 多数为硕士 博士以及博士后 Dantec公司概述 DantecDynamics代理商 DantecDynamics分公司 DantecDynamics总部 我们是世界上光学测量领域最主要的供应商 主要对流体 微流体力学 粒径测量 燃烧以及组分分析提供解决方案 ISO9001 2000认证 主要客户 汽车工业戴姆勒 克莱斯勒丰田福特航空工业波音空中客车通用电气大学及科研机构NASA牛津大学斯坦福大学 此刻 世界上有数千套我们的设备正在运行 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 PDA系统分类 按照发射光路类型分 LDA部分 FlowExplorer 紧凑型系统 用于小范围喷雾测量FlowLite 固体激光器系统 便于在各实验场地间移动FiberFlow 大型PDA系统 适用于各种实验 按照接收光路分 接收探头及光电检测器 FiberPDA 通用型传统PDA FiberPDA HiDenseFiberPDADualPDA 顶级PDA系统 具有极高的精度及数据有效率 适用于具有一定经验的用户 兼容FiberPDA模式 DualPDA HiDenseDualPDA PDA系统分类 FlowExplorer系统 FlowLite系统 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 FiberFlowPDA系统组成 3维PDA系统部件图 1 激光器 2 分光器 3 二维FiberFlow探头 5 PDA接收探头 7 光电转换器 8 BSA处理器 8 BSA软件 计算机 9 位移系统 4 第3维速度测量光路 注 6 光路调节工具图中未标出 FiberFlowPDA系统组成 3维FiberPDA系统实物图 1 激光器 2 分光器 3 探头 激光发射 5 PDA接收探头 7 光电转换器 8 BSA处理器 位移系统 8 BSA软件 计算机 9 4 第3维速度测量光路 图中未标出 6 光路调节工具 图中未标出 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 LDA概述 LDA 激光多普勒测速仪 是二十世纪70年代发展起来的一项流体测速技术 它根据粒子通过激光光束时产生的多普勒效应 对粒子通过的速度进行测量 DISA Dantec的前身 于1971年全球首先推出了基于tracker技术的商业化LDA系统 1987年 Dantec公司正式推出了基于FFT技术的BurstSpectrumAnalyser BSA 处理器 并推出了PDA系统 LDA概述 速度测量范围 当处理器的测量频率范围固定时 与激光波长以及两光束夹角有关 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 PDA原理之光的散射模型 入射的激光在待测粒子的表面与内部发生反射与折射各个散射模式的光强比例由菲涅耳系数确定 取决于入射角度 偏振方向以及相对折射率各个散射的角度由斯内尔定律给出相位差由散射光的光程差决定绝大多数散射光的强度存在于前三次散射 FiberPDA原理 为两个发射光束间夹角 由焦距 光束间距决定 为激光发射方向与接收探头夹角 为接收探头内的检测器间夹角 相位差与粒子直径之间的关系 接收探头内两个检测器间的相位差与粒子直径之间的关系 对于反射光信号 对于第一次折射信号 请注意 在以上公式中 没有包含任何与标定有关的系数因此PDA系统是无需标定的 但区分光的散射模式至关重要 光的散射模式与强度 当激光由X轴负向入射的各散射模式光强分布不同散射模式的光强在不同的接收角度是不同的散射光强度随角度的分布与光的偏振方向也有关我们需要找到不同模式光强比例最大的角度作为接收角 光的散射模式与强度 推荐前向接收角 主散射模式 一次折射次散射模式 无 推荐后向接收角主散射模式 二次折射次散射模式 反射 轨迹效应 Z 光束光强高斯分布 检测器 Z 光束光强高斯分布 检测器 Topview 散射模式检测错误 FiberPDA与DualPDA的比较 FiberPDA 可以通过不同的Mask来消除轨迹效应 DualPDA DualPDA通过两个方向布置检测器进行检测 以消除轨迹效应并且结合通过不同的Mask FiberPDA与DualPDA的比较 2D发射探头位置 X Y Z 接收探头位置 主流速度方向 FiberPDA光路布置有严格要求 DualPDA光路布置有两个方向选择 FiberPDA会对非球形粒子进行误判 DualPDA可以拒绝非球形粒子 FiberPDA与DualPDA的比较 2D发射探头位置 X Y Z 接收探头位置 1diameter FiberPDA与DualPDA的比较 FiberPDA 可以降低轨迹效应 通过使用不同的Mask DualPDA 可以降低轨迹效应相对于主流速度方向具有更灵活的布置方式可以判别非球形粒子 可以获得更精确的浓度及通量信息 可以方便的切换到FiberPDA模式对操作人员有更高的要求 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 探头 发射光路探头14mm 27mm 60mm 112mm可选 以及可以连续调节光束间距的BeamTranslator前置透镜 焦距决定了工作距离光束扩束器 提高空间分辨率 可以测量更小的粒子光纤 60mm发射探头 112mm发射探头 第三维速度测量发射光路 探头 接收光路探头60mm直径PDA接收探头 可满足绝大多数PDA应用HiDensePDA接收探头 针对高浓度 超微粒子 大喷雾范围的测量而设计 已经成为航空 航天 F1赛车领域发动机喷嘴研究的不二选择 60mmPDA接收探头及专用支架 112mmHiDensePDA接收探头 BSA处理器 Dantec公司全系列处理器采用8bitsFFT技术进行信号采集及处理基于TCP IP协议的以太网进行控制及采集 在任何地点都可以遥控 PDA电路系统全自动标定 无需任何手动调节每个PM独立控制调节400kHz以上的DataRate 与示踪粒子效果有关 内置模拟信号输入端口 选配 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 BSAFlow软件 PDA技术发展至今 硬件上已经接近完美 如何将硬件的功能发挥到极致 软件在这其中扮演了重要的角色 BSAFlowSoftware4 11的新特性BSAFlow是该领域的领导者 不断更新 Dantec公司BSAFlow软件以每年2 3次的速度不断更新不仅仅是修正补丁 而是不断的有新功能加入 以帮助用户完成更高阶的任务以及更加方便的使用支持64bits操作系统 Point LIF功能 一直以来独有的软件功能 速度矢量图置信区间同时打开不同的实验文件以进行比较非常多的导出格式及内容MatLab动态链接库 新的开始界面 Office2003风格界面 全数据御览快速读取现存的测量数据模板文件可以快速的访问PDF格式的用户手册丹迪公司网站 支持RSS 以获得更新信息 粒径 速度的分布及拟和 为柱状图添加一条拟和曲线体积柱状图Rosin Rammler分布粒径柱状图 count cumulative Log Normal分布改进的Log Normal分布速度柱状图一般分布 粒径 速度的分布及拟和 2 从plot图上复制拟和曲线从柱状图数据输出拟和曲线 ProbeVolumeCorrection PVC 测量体积修正 检测到大粒子的概率要高于检测到小粒子的概率可以修正粒径分布及平均直径 Y Y Detectionthreshold Probevolumeforsmalldroplets Probevolumeforlargedroplets ProbeVolumeCorrection 2 对于粒径的柱状图原始数据和修正后的数据可以在同一张图上显示结论 我们实际上得到的大粒子应该更少些 而小粒子多些从粒径统计信息上我们可以看出 D10 D20 Dv Correcteddistribution 数据文件信息 另存为 窗口可以补充实验注释这些注释将保存在文件属性中 无需打开文件我们即可看到当时的实验工况 窗口折射补偿 全新的窗口折射补偿功能使测量更加精确 BSAFlow软件 PDA技术发展至今 硬件上已经接近完美 如何将硬件的功能发挥到极致 软件在这其中扮演了重要的角色 BSAFlowSoftware4 11的新特性BSAFlow是该领域的领导者 简单的操作即可配置PDA LDA系统 Show explain mention默认光路设置 系统将一直保留着这个设置设置速度范围速度单位 非常直观无需设置lowpassfilter downmixingfilter bandpassfilter所有设置的参数将直接发送给处理器 无需点击 应用 Systemmonitorincluded 无需外接示波器实时多普勒信号显示或频谱显示 FFT 测量控制 validation datarate sync anodecurrent PDA电路标定 Show explain mention 随时都可以进行全自动的PDA电路标定内置了光路shutter 无需手动盖住激光在完整速度范围内标定 更加精确 概要 PDA系统分类PDA系统组成LDA概述PDA原理PDA部件详解BSAFlow软件介绍结论 结论 基于不断更新的PDA软件 我们可以更加方便的操作PDA系统 并且 新的软件将为我们带来更多的分析工具我们无论从硬件到软件都是PDA领域的标准制定者我们一直在持续的进行产品开发 客户的要求就是我们开发的方向 谢谢 相信Dantec公司60年的流体测量经验能够对您有所帮助 HiDensePDA接收探头 对于理想的PDA测量 我们应尽量保证在一个测量体 MeasurementVolume 内只有一个粒子这可以通过减小光束直径及使用更小的spatialfilter来实现HiDensePDA接收探头 通过调节不同的spatialfilter实现了对高浓度及更小颗粒的