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Breakthrough en el procesamiento en tiempo real en el sitio: ¿Cómo puede la PTV 3D mejorar significativamente la precisión de la medición del fluido?
La medición de velocidad de seguimiento de partículas (PTV) es un método crucial en el campo de la mecánica de fluido.Esta tecnología puede medir con precisión la velocidad y la trayectoria de los objetos en movimiento en el fluido, especialmente las partículas de flotabilidad neutral suspendidas en el flujo del fluido.A diferencia de la medición de velocidad de la imagen de partículas (PIV), PTV adopta el método lagrangiano, que rastrea directamente el movimiento de partículas individuales en lugar de solo registrar la velocidad del fluido en puntos de observación fijos.
"3D PTV nos permite capturar las características de flujo de manera tridimensional, lo que tiene una ventaja incomparable al analizar la complejidad de los campos de flujo turbulentos".
Tecnología avanzada de PTV 3D
En la tecnología PTV, 3D PTV se usa originalmente para estudiar el flujo completamente turbulento como una técnica experimental única.Hoy, esta tecnología se ha utilizado ampliamente en muchas disciplinas, incluida la investigación de la mecánica estructural, la medicina y las aplicaciones industriales.Este método se basa en la configuración tridimensional de un sistema de múltiples cámaras y utiliza tecnología de iluminación tridimensional para registrar el movimiento de las partículas de seguimiento de flujo.
A través de esta tecnología, podemos obtener el vector de velocidad tridimensional en tiempo real de la trayectoria del elemento fluido, y la densidad de datos puede exceder los 10 vectores de velocidad por centímetro cúbico en cualquier momento.El núcleo de esta tecnología es la imagen estéreo y la grabación sincrónica, que puede mejorar efectivamente la precisión y estabilidad de la medición.
"3D PTV no solo mejora la precisión de la medición, sino que también proporciona una nueva perspectiva para comprender la dinámica de fluidos".
El principio de composición de 3D PTV
Una implementación típica de PTV 3D típicamente consta de dos o cuatro cámaras digitales configuradas en ángulos específicos y registrar sincrónicamente un seguimiento de flujo reflejos de partículas o luz fluorescente.El fluido está iluminado por un haz láser u otras fuentes de luz que generalmente parpadean sincrónicamente con la velocidad de cuadro de la cámara para reducir el tiempo de exposición efectivo de los objetivos ópticos en movimiento y, por lo tanto, "congelar" sus desplazamientos en cada cuadro.Este método no requiere que la fuente de luz sea coherente o monocromática, solo asegúrese de que la intensidad de iluminación sea suficiente para imágenes claras en el volumen observado.
Las partículas de seguimiento pueden ser fluorescentes, difracción, y la precisión de posicionamiento se puede maximizar a través de múltiples números de cuadro y cámaras.Aunque solo se necesitan dos cámaras para determinar las tres coordenadas de las partículas en el espacio, se usan tres a cuatro cámaras en muchas situaciones prácticas para mejorar significativamente la precisión del posicionamiento tridimensional, especialmente en el estudio del flujo completamente turbulento.
"En la dinámica de fluidos, los datos precisos son clave, y 3D PTV proporciona densidad y precisión de datos sin precedentes."
Solución de procesamiento en tiempo real para PTV 3D
El uso de la iluminación blanca para observar el volumen reduce significativamente los requisitos de costo y salud y seguridad en comparación con las soluciones de iluminación basadas en láser.El desarrollo inicial de esta tecnología fue un proyecto colaborativo del Instituto de Geografía y Fotogrametría y el Instituto de Hidráulica, ETH Zurich.En la actualidad, con el avance de la tecnología, los métodos de procesamiento de imágenes en tiempo real se han vuelto cada vez más maduros, especialmente en el uso de chips FPGA en cámaras para el procesamiento de imágenes en tiempo real.
La perspectiva futura de la tecnología
Con el avance de la tecnología informática y el desarrollo de algoritmos de procesamiento de imágenes, 3D PTV puede lograr una mayor precisión y una velocidad de procesamiento más rápida en el futuro.Esto no solo mejora el nivel de investigación de la mecánica de fluidos, sino que también puede conducir a avances en otras áreas de aplicación, como imágenes médicas y análisis estructural.
En el mundo de la medición de fluidos, la aparición de PTV 3D es, sin duda, una revolución tecnológica que ha creado nuevas posibilidades.Sin embargo, ¿realmente reconocemos completamente el impacto de esta tecnología en nuestra vida diaria?
