相位多普勒干涉仪(PDI)

相位多普勒干涉仪(PDI)可以测量一股喷雾羽流内某个点的液滴尺寸、速度和流量。通过表征穿过探头的每个液滴,建立准确的集合统计数据,这些仪器可以提供详细的喷雾特性信息。

PDI概述
探头由两个(或四个)相交的激光束形成,提供非介入式的高空间分辨率测量点。通过移动仪器或喷嘴本身并在多个指定位置收集数据,可以表征喷雾形状。然后将这一信息与整个喷雾形状内的液滴尺寸、速度或流量分布结合。相位多普勒粒子分析仪(PDPA)进行进一步分析,结合多个单独数据点的数据,提供体积流量和面积的加权平均喷雾形状数据。斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司主要使用高清版PDI、标准PDI和一站式PDI仪器。

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PDI为客户创造价值的实例

喷雾界一般使用这些仪器来获取最精确的数据,用于学术和行业调研。斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司曾在多个项目中使用相位多普勒分析仪,例如航空航天工业的详细原型喷嘴分析,以及在错流环境中使用喷嘴进行工艺优化。

  • 原型喷嘴评估
    一家航空航天工程公司想以特定的流速喷涂液体材料,他们联系了斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司。该公司对液滴尺寸和体积分布有具体要求。在修改了斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司的一款标准喷嘴设计后,我们对原型喷嘴进行了测试,测试喷雾形状中多个位置的液滴尺寸分布情况。这些测试证实了喷雾分布的均匀性,并验证了平均液滴尺寸和最大液滴尺寸的特性。

  • 交叉喷雾轨迹
    为了获取详细的喷雾模拟验证数据,斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司通过在风洞中的不同角度使用标准喷嘴,获得了详细的液滴尺寸、速度和体积分布测量值。PDI结果可以在实验室条件下对详细的模拟进行验证。然后提高温度和压力,使之与客户的工艺参数相匹配,随后再次进行模拟。

PDI测量方法

相位多普勒仪器的激光发射器装置可以发射两束波长(颜色)相同的相干激光束。在激光的交汇处,两束激光的相消干涉形成干涉图样,并产生已知的干涉波频率。液滴如同棱镜一般折射形成的干涉图样,相位多普勒仪器的接收器装置检测到后,对其进行分析以确定液滴特性。

预定干涉图样的频移与液滴的速度成正比;这种方法通常被称为激光多普勒测速法或LDV。此外,相位多普勒仪器的接收器装置内还有三个检测器,用于检测干扰突发图样;该信号在每个探测器处的相对相移与液滴直径成正比。相位多普勒仪器检测到干涉图样后,会对每一个干涉图样进行计数和分析,从而表征每一个由交叉激光束形成的探头的液滴;这种方法叫做通量采样法。

相位多普勒干涉测量法的优点

PDI仪器可以与PDPA结合使用,提供的数据空间分辨率极高,生成独特的输出变量组合,并对每个液滴进行采样,以提供通量测量值。有了无可比拟的输出喷雾特性和测量精度,该仪器能够对喷雾进行最为详细的测量。高功率激光器可以在轻度至中度雾滴密度中进行测量,并表征喷雾形状中的各个点,而不会因液滴进入激光交叉区域外的激光束而损失精度。

但是,由于这些独一无二的优点,测量时间增加,可以在喷雾形状内测量多个点,并进行扩展数据分析,这通常需要将测量结果处理成可操作的数据。

实例数据

二维速度直方图
速度和尺寸
PVC直径直方图
直径/速度和时间
PVC和非PVC体积

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