PIV 粒子影像測速（Particle Image Velocimetry）高速攝影應用
從實驗設置到機種選擇，完整 PIV 拍攝指南 — 東茂科技 DITECT 授權代理
PIV 技術原理
PIV（Particle Image Velocimetry）是非接觸式流場測速技術，透過在流體中散布示蹤粒子（Tracer Particles），以高速攝影機在極短時間內連拍兩幀影像，再用互相關（Cross-Correlation）演算法計算粒子位移，即可得到全場速度向量。
關鍵要求：
- 幀率：需在粒子移動 <1/4 查詢視窗大小前完成兩次曝光，典型需求 fps
- 解析度：粒子需在影像中呈現 2–4 個像素，通常需要 1–5 MP
- 快門速度：每幀曝光時間需遠短於幀間隔，避免拖影
DITECT HAS 系列 — PIV 首選
DITECT的 HAS 系列長期是學術 PIV 實驗的標準選擇，原因：
- 低噪點 CMOS 感測器，粒子辨識率高
- 精確的幀間隔控制（可設定雙幀模式 Dual Frame Mode）
- 與主流 PIV 軟體（LaVision DaVis、TSI Insight）完整相容
- 輕巧設計，適合風洞或水槽等狹小量測環境
| 機種 | 解析度 | 最高 FPS | PIV 適用流速 |
|---|---|---|---|
| DITECT HAS-EF | 2 MP | 1,000 fps | <2 m/s（低速流場） |
| DITECT HAS-EX | 1 MP | 5,000 fps | 2–10 m/s（中速） |
| DITECT HAS-DX | 0.3 MP | 120,000fps | 10–50 m/s（高速流場） |
| DITECT HAS-D71/D73 | 2 MP | 100,000 fps | 全流速範圍，高解析 |
PIV 實驗設置重點
💡 光源選擇
雙脈衝 Nd:YAG 雷射（可凍結粒子影像）最佳，LED 陣列適合低速。光源需與幀率同步觸發。
🔵 示蹤粒子
氣流：1–5 μm DEHS 或 TiO₂；液流：10–50 μm 聚苯乙烯或玻璃珠。粒子密度以 5–10 粒子/查詢視窗為宜。
📐 鏡頭選擇
使用低畸變定焦鏡頭（Scheimpflug 修正器適用於斜角拍攝）。景深需涵蓋整個量測體積。
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