什么是PSP?

压力敏感涂料是一种测量压力的光学传感器。将涂料喷涂于模型表面,并用相机记录涂料中的荧光粒子。荧光与表面压力正相关,因此,相机中每一个像素点类似以一个压力转换器。更详细的解释请参考PSP文件。

什么是TSP?

温度敏感涂料是一种测量温度的光学传感器。将涂料喷涂于模型表面,并用相机记录涂料中的荧光粒子。荧光与表面温度正相关,因此相机中每一个像素点类似于一个热电偶。更详细的解释请参考TSP文件。

PSP是否可在液体中使用?

可以,但不能测量压力。PSP是基于氧淬灭原理,不能响应溶解于液体的氧。基于PSP可测量溶解氧的传感器是可行的,但是因为也液体不可压缩,涂料无法响应液体静压变化。更多的信息请参考PSP文件。

TSP 是否可在液体中使用?

可以,但需要温度梯度来观察。

PSP是否可以测量并记录“冲击”?

不可以。PSP不能响应接触压力。我们有另外一种传感器:表面应力敏感膜,可以响应接触压力。关于光-物理变化的更多解释,请参见PSP章节。

PSP/TSP涂层有效期是多久?

压力/温度灵敏度的寿命因不同涂料配方会有所区别,主要取决于环境。其衰变机制通常是光降解效应。涂料或喷涂过的模型应保存在黑暗环境中,这样可以延长涂层寿命。将喷涂模型放置在测试风洞中保存5~10天的情况并不常见。

PSP/TSP是否很难喷涂?

PSP/TSP采用普通喷涂方法,没有特殊要求。

什么是PSV?

粒子阴影测速仪 (PSV )是一种光学技术,用以测量一个平面内的速度矢量。PSV借鉴了微型PIV与前向散射PIV的诸多属性,利用低功率脉冲光(如LED)取代激光作为光源测量流场中粒子的位移。粒子标记基于消光而非散射,因此LED可以提供足够的能量。PSV的主要优势在于:1)价格(LED比激光便宜很多),2)安全性(对眼睛没有潜在风险),3)表面散射(PSV使用测定照度容积法,所以接近表面的测量是可能的),4)测量速度(测量速度可达15kHz)。更多详情参见PSV页。

PSP 与TSP的温度范围?

PSP的温度范围是0~50摄氏度。一些涂料工作温度可达100摄氏度,也有适合低温测试的涂料配方。TSP配方通常适用于0~100摄氏度,同样,我们拥有低温测试的涂料配方,通常用来测量边界层转捩。

什么是背景图像?

背景图像是未开启LED,涂料中荧光粒子未发光的情况下相机获得的关于背景的图像。背景图像用来补偿实验区域的背景光影响,会在有风与无风图像中逐个像素的剔除。

什么是无风/有风状态?

无风与有风是在数据采集阶段获取的两幅图像,用以计算压力场。无风图像拍摄于测试目标无加载情况下,如在风洞试验,则表示风洞未开启状态。有风图像拍摄于测试目标加载条件下,如在风洞,则表示风动已开启状态。

什么是黑暗阈值?

黑暗阈值是一组亮度值,在此阈值之下的信号值会被排除。黑暗阈值参考了产生有意义数据的最小信号级别。

为什么计算两幅图像的比率?

压敏涂层的光照强度与若干参数正相关,如激励光源的空间变化、压敏染料浓度、涂层厚度、相机灵敏度等。这些因素可以通过荧光粒子在有风与参考/无风状况下计算比率的方法去除。详细描述参见PSP章节。

为何将图像平均?

平均图像是通过改善散射噪声的方法降低最终数据的噪声干扰。假设数采系统的主要噪声源是相机的散射噪声,通过大量图像的均方根计算可以改善信噪比。关于PSP完整的噪声源分析,请参考《 Pressure and Temperature Sensitive Paint》,Liu and Sullivan著。

彩色相机每采集一次为何会获得四幅图像?

彩色相机获得的四幅图像相对应CCD阵列的红色、绿色、蓝色像素。相机将每幅真彩图像分成若干颜色通道,并单独保存。滤光模式为50%绿色,25%蓝色和25%红色,意味着每幅图像包含2幅绿色,1幅红色与1幅蓝色。涂料中压力探针发射的光被红色通道记录,参考探针光被绿色通道记录。压力探针的波长在红光波长(630-740nm)范围内,所以拍摄下来是红色;参考探针的波长在绿光波长(520-570nm)范围内。涂料中没有发射蓝光(440-490nm)的探针,但蓝光通道可记录背景以对应背景物体的发光影响。

参考探针用来干什么?

二元漆由两个探针组成,一个是压力探针,一个是参考探针。参考探针用来补偿由于模型形变和位移造成的误差。也可以用来补偿温度。关于二元漆详细描述参见二元PSP pdf。

什么是长通滤光片?

长通滤波片用来隔离LED光源激发后的蓝色uv,并让PSP中的红移荧光通过 。

LED用来做什么?

LED用来激发涂料中的染料,让其发射荧光。

如何校准涂料?

将喷涂有PSP的铝板安装于可控温度压力的校准腔内,使用 ISSI LM-2X LED光源激发,受激发射的荧光通过带有长通滤光片的PCO Series 1600 CCD相机采集,腔内的温度压力在一定范围内变化,记录受激荧光在各种条件下的数据。更详细资料包含在文件中。

什么是涂料校准文件?

涂料校准之后,会对应相关数据生成校准曲线,校准曲线为一次或二次最小二乘曲线。变量为温度、压力与强度比率。结果方程式,与校准信息一起储存在校准文件中。文件随后会用来将过程数据转换为压力。

可达到什么样的空间分辨率?

空间分辨率受限于CCD阵列与光学镜头。例如,使用带有1比1镜头的PSP-CCD相机会产生很小的变量区域,区域中阵列图像约为10微米/像素。这会带来空间分辨率限制。事实上,接近20~30微米的涂层厚度也会限制空间分辨率。总之,空间分辨率的主要影响因素是光学系统,而非涂料。