Светодиодная система обеспечивает превосходную безопасность по образовательной цене.

Проблемы стоимости и безопасности, связанные с лазерными системами измерения скорости изображения частиц, фактически исключают их использование при обучении студентов бакалавриата. ISSI разработала экономичную альтернативу, теневую скорость частиц (PSV), показанную ниже:

PSV использует поглощение света (тени частиц), а не рассеяние света в лазерном листе, что приводит к высококачественному отображению частиц при гораздо более низких уровнях освещенности. Эти безопасные уровни освещения могут быть получены с помощью импульсной светодиодной системы за небольшую часть стоимости импульсного лазера. Многоцветная светодиодная подсветка позволяет использовать низкоскоростную камеру, что еще больше снижает стоимость системы. Светодиоды разных цветов последовательно излучают импульс с высокой скоростью, и последовательные изображения частиц захватываются в один кадр на трех цветовых плоскостях камеры. Оптика с узкой глубиной резкости используется для изображения двумерной плоскости в объеме потока, аналогично тому, что достигается с помощью лазерного листа. Измерения вблизи поверхностей возможны, потому что система не ухудшается из-за отражений от поверхности, которые сильно ограничивают лазерные системы.

Системные компоненты:

Цветная камера ISSI CCD

(Идентификатор продукта: PSP-CCD-C)

PSP-CCD - это 2-мегапиксельная ПЗС-камера, используемая для  сбора данных о красках, чувствительных к  давлению . Камера небольшая и легкая, что позволяет устанавливать ряд камер в ограниченном пространстве для более крупных моделей и приложений. Связь с PSP-CCD осуществляется через Gigabit Ethernet. Камера поставляется в двух вариантах: с цветным сенсором и монохромным сенсором. Цветная камера используется в приложениях для  двоичной PSP  и  теневой велосиметрии частиц,  тогда как монохромная версия используется в монохромных PSP или  пленках, чувствительных к поверхностным напряжениям  . 

Генератор импульсов / задержки

(Идентификатор продукта: PSG-3)  

PSG-3 представляет собой четырехканальный генератор импульсов / задержки, используемый для управления синхронизацией параметров эксперимента и может использоваться в качестве основных часов эксперимента или запускаться (или стробироваться) извне по внешнему событию. Ширина импульса, задержка, частота повторения и другие временные параметры контролируются простым пользовательским интерфейсом. Связь осуществляется через соединение Ethernet или USB 2.0. Также доступны команды API, позволяющие включить PSG-3 в более крупную систему сбора данных через Ethernet или USB 2.0. Для PSV PSG-3 используется для управления шириной импульса и временем задержки RGB-светодиода и захвата камеры.  

Трехцветный светодиодный источник света RGB

(Идентификатор продукта: LM2X-DMHP-RGB)

LM2X-DMHP-RGB - это светодиодный источник света, который обеспечивает 3-цветный (красный, зеленый и синий) выход из своей светодиодной головки. Этот светодиод используется для измерения скорости теней от частиц (PSV) для освещения небольших затравочных частиц в поле потока для измерения скорости и плотности частиц. LM2X-DMHP-RGB имеет 3 входа BNC для управления синхронизацией и шириной импульса каждого из выходных цветов от внешнего генератора импульсов. Импульсная работа светодиода управляется путем подачи напряжения TTL на внешние разъемы BNC на модуле. Время нарастания составляет менее 200 нс, время спада менее 100 нс, а рабочий цикл составляет 5%. Распределение света от устройства примерно гауссово на расстоянии более 18 дюймов от источника.

Контроллер объектива EF

(Идентификатор продукта: LC-2)

Контроллер объектива EF предназначен для работы с автофокусными объективами Canon® EF, EF-S и L серий IS, а также с объективами Sigma® и Tamron® EF. Контроллер объектива позволяет использовать эти объективы на камерах сторонних производителей. LC-2 обеспечивает точное управление фокусировкой объектива и диафрагмой для чувствительных оптических систем, таких как теневой велосиметр от частиц. Предустановленные положения можно сохранять и точно вызывать для перехода к определенным фокальным плоскостям в эксперименте. Его соединение Ethernet упрощает обмен данными, а также позволяет управлять им на больших расстояниях или через сетевое соединение. Элемент управления LC-2 также может быть записан в существующее программное обеспечение как для Windows, так и для Linux с помощью команд API.

Оптика

Между камерой и объективом используются удлинительные кольца, чтобы отодвинуть объектив от датчика CCD камеры. Это уменьшит количество света, попадающего в камеру, и тем самым сузит глубину резкости. В идеале глубина резкости для PSV составляет от 0,5 до 1,0 мм. Это делается для того, чтобы отображался лист частиц, размывая все частицы, не лежащие в плоскости, так что полученные векторы скорости были только в 2-х измерениях. Аналогичный метод используется в Velocimetry Image Particle Image Velocimetry (PIV), за исключением того, что вместо светодиода для освещения частиц используется лазер. Удлинительные 

Оборудование системы PSV в эксплуатации в водном туннеле Virgina Tech: 

Техническая документация:

Документ №1