Released 2015/1/26 Rev 2015/1/26
SpitLight PIV Compact & PIV standard

SpitLight PIV compact
Particle Image Velocimetry (粒子画像流速測定法 PIV)は、教育・研究等の分野で使用される流れの可視化の方法で、流体の瞬間的な流れの値を関連するプロパティとして映像化し取得する方法です。

理化学アプリケーション分野でのレーザーシステムの専門メーカーとして InnoLas Laser社は、ダブルパルスNd:YAGレーザーシリーズを開発いたしました。これらのレーザーは PIVアプリケーション専用に設計されていて、レーザー波長 532nmで 100〜1000 mJの範囲で独立した 2っのパルスを発生することが出来ます。

通常のレーザー出力ビームは、ビームの中心部が最も強度が高い正規分布していますが、PIVアプリケーションで使われるビームは、フラットトップで特殊なビームプロファイルをしていて、均一な照明効果が得られるよう配慮されています。

この PIV の参照光源として専用に設計されたのが、InnoLas Laser社  @ SpitLight PIV Compact と  
A SpitLight PIV standard シリーズで、出力の違いで多くのモデルから選ぶことができます。

【特 長】
  • ダブルパルス発生制御
  • ダブルパルス発生タイミングに制約は無い
  • 丈夫で安定した共振器構造
  • セラミック反射鏡を採用したチャンバー
  • 優れたビーム品質とポインティングスタビリティー
  • 長寿命なフラッシュランプ
  • フラッシュランプの交換が容易
  • 形状が小型で場所を取らない
  • 簡単に取外せるコネクタ
  • 特殊なビームプロファイル(フラットトップ)

  • InnoLas Laser社は、PIVソリューションに次の 2っの方法を提案しています。
    SpitLight PIV standard

    1. Single Rail: 
     共振器 1台で 1〜200μ 秒の時間差をつけたダブルパルスを発生させる方法です。この方法は、レーザー励起パルス発光時、発振セルを 2回に分けて再ファイアーすることにより達成されます。単一発振方式は、ビーム・パルスの 2っに対して完全に同一のプロファイルなパルスを発生することが出来ます。

    2. Double Rail:
     2台の独立したレーザー出力光を合わせる方法で、第二高調波発生結晶箇所で合成し結合します。独立したレーザーを使うため、ダブルパルスの時間差に制限はありません。イノラス社の製品には、この両方の方式のレーザーがあります。PIV レーザーは後者の Double Rail 方式を採用しています。


    page 2 AkiTech LEO inc. 3-12-11 Hiyoshi-cho, Kokubunji-shi, Tokyo 185-0032 Phone:042-505-6042
    *仕様 SpitLight PIV Compact
    Model (SpitLight- ) PIV Compact 100 PIV Compact 400 PIV Compact DPSS
    Repetition Rate 2 x 10 Hz 2 x 10 Hz2 x 100 Hz
    Pulse Energy at 532 nm > 2 x 60 mJ > 2 x 180 mJ > 2 x 50 mJ
    Stability at 532 nm (RMS) < 1.3 % < 1.3 % < 1.0 %
    Pulse Width at 532 nm4-6 ns4-6 ns7-9 ns
    Divergence < 0.5 mrad (inst.) < 0.5 mrad (inst.) < 0.5 mrad (inst.)
    Pointing Stability < ± 50 μrad < ± 50 μrad < ± 50 μrad
    Beam Diameter 4 mm 6 mm 5 mm
    Temporal Jitter < ± 1 ns < ± 1 ns < ± 1 ns
    Pump Source Lifetime > 20,000,000 shots > 20,000,000 shots 2 years
    Electrical Supply208-240 VAC 50/60 Hz 1.5 kW x 2台
    Cooling WaterWater-to-Air 8 L/min 2-6 bar <15℃
    Weights Laser Head20 kg
    Power Supply25 kg x 2台
    Laser Head (L x W x H)560 x 227 x 91 mm585 x 227 x 91 mm560 x 227 x 91 mm
    Power Supply (L x W x H)480 x 220 x 480 mm x 2台


    SpitLight PIV compact

    * 表示には、仕様変更 記載ミスがある場合があります。購入の際はお問い合わせ・御確認下さい。

    page 3 AkiTech LEO inc. 3-12-11 Hiyoshi-cho, Kokubunji-shi, Tokyo 185-0032 Phone:042-505-6042
    *仕様 SpitLight PIV standard
    Model (SpitLight- ) 600 PIV 1000 PIV DPSS 250 PIV
    Repetition Rate 2 x 10 Hz 2 x 10 Hz2 x 100 Hz
    Pulse Energy at 532 nm > 2 x 350 mJ > 2 x 550 mJ > 2 x 120 mJ
    Stability at 532 nm (RMS) < 1.3 % < 1.3 % < 1.0 %
    Pulse Width at 532 nm5-7 ns5-7 ns7-9 ns
    Divergence < 0.5 mrad (inst.) < 0.5 mrad (inst.) < 0.5 mrad (inst.)
    Pointing Stability < ± 50 μrad < ± 50 μrad < ± 50 μrad
    Beam Diameter 6 mm 7 mm 6 mm
    Temporal Jitter < ± 1 ns < ± 1 ns < ± 1 ns
    Pump Source Lifetime20M shots20M shots 2 years
    Electrical Supply208-240VAC 1.5kW 50/60Hz x 2台 208/400VAC (3phase) 2.5kW 50/60Hz x 2台208-240VAC 2.5kW 50/60Hz x 2台
    Cooling Water8 L/min 2-6 bar < 20℃8 L/min 2-6bar <15℃
    Weights (Laser Head) 30 kg
    (Power Supply)50 kg x 2台
    Dimensions (Laser Head)842 x 294 x 125 mm (L x W x H)
    (Power Supply)560 x 400 x 425 mm (L x W x H) x 2台


    SpitLight PIV standard

    * 表示には、仕様変更 記載ミスがある場合があります。購入の際はお問い合わせ・御確認下さい。

    page 4 AkiTech LEO inc. 3-12-11 Hiyoshi-cho, Kokubunji-shi, Tokyo 185-0032 Phone:042-505-6042
    粒子イメージ流速計 (Particle Image Velocimetry)

    PIV とは Particle Image Velocimetry (粒子イメージ流速計) の略で、教育・研究等の分野で使用される流れの可視化の方法です。それは液体中の瞬間的な流れの値を、関連するプロパティとして取得する方法です。

    流体は、その中に浮遊する十分に小さな粒子が忠実に流体力学に従うと仮定し、シード粒子(追尾粒子)を流します。シード粒子には外部からモニター出来るよう、点滅光が参照されます。ここで得られたシード粒子の運動は、流体の流れの速度と方向を計算するために使用されています。

    フローを測定するために使われる 他の技術は、レーザドップラ流速計ホットワイヤ流速計です。これらの技術と PIVとの主な相違点は、他の技術がポイントで速度を測定するのに対し PIVは、2次元または 3次元のベクトル測定をすることです。

    PIV の測定において、粒子濃度が低くイメージの中で個々の粒子として識別することが可能な場合と、追跡することが出来ない場合があります。粒子濃度が低い場合は、粒子追跡流速(Particle tracking velocimetry)と呼ばれ、個々の粒子を追跡することが可能であり、粒子濃度が高い場合は、画像内の個々の粒子を観察することが困難であり、レーザースペックル(干渉縞)速度を使います。

    典型的な PIV装置は、@ CCDカメラ、物理的な領域を限定した(シートビーム状)Aストロボやレーザー照明、カメラとレーザーを制御するため 外部トリガとして動作するBシンクロナイザー、計測流体とCシード粒子で構成されています。光ファイバまたは液体ライトガイドは、レーザーをレンズセットアップにを接続するのに使われることがあります。D PIVソフトウェアは、光学画像後処理するために使用されます。

    PIV の計測原理は、まずレーザーパルスを光学系を使ってシート状に加工し、被計測流体(流れ場)照射します。流れ場中に混入されたシード粒子(トレーサ粒子)はレーザー光を照射され散乱光を発します。ライトシートで切り出された流れ場の 2次元断面内の粒子位置を CCDカメラで撮影し記録します。次に微小な時間間隔において 2回目のレーザーパルスを同一面に照射し記録します。

    こうして、微小時間差をもって記録された 2つの画像の差 (微小な粒子群の移動量) からベクトルマップを作ることができます。

    レーザーハイパワーで、パルス持続期間が短かい光ビームを生成する能力に優れているため、マクロ PIV アプリケーションに向いています。持続期間は、各フレームでの露光時間に関係しより正確な計測が得られ、ハイパワーは短い露光時間でもはっきりとした映像が得られます。一般的に PIVのセットアップで使用される YAG レーザーは、その高調波 532(緑の光)を使います。