PIV 流體力學實驗常用幀率:一般水流/空氣流場 500–2,000fps;高速衝擊流場 2,000–5,000fps;超音速/爆破等特例才需 50,000fps 以上。
直接解答 ▸ piv是什麼 / piv 意思
PIV(Particle Image Velocimetry)是什麼?
PIV(粒子影像測速儀,Particle Image Velocimetry)是一種非接觸式流場量測技術,透過在流體中散佈微小示蹤粒子,以高速攝影機連拍兩張影像,再用數位影像相關法(Cross-Correlation)計算粒子位移,得出全場速度向量圖。PIV 意思即「用影像追蹤粒子來測量流速」,是流體力學研究最核心的工具之一。
- PIV 需要什麼設備?高速攝影機(fps)、雷射光源、示蹤粒子、PIV 分析軟體
- PIV 和 LDV 差異?PIV 是全場量測(同時取得整個流場);LDV 是單點量測
- PIV 所需 FPS?一般流體 fps;高速射流、衝擊波需 10,000fps 以上
PIV 粒子影像測速(Particle Image Velocimetry)是什麼?
PIV(Particle Image Velocimetry,粒子影像測速)是一種非接觸式全場流速量測技術:在流場中散佈微米級示蹤粒子,以高速攝影機拍攝連續兩幀影像,用互相關演算法計算粒子位移,輸出全場速度向量圖(Velocity Field)。PIV 能同時量測數千個空間點的流速,遠超單點熱線或皮托管。
PIV 系統架構
雙脈衝 Nd:YAG 雷射
或 LED 閃光燈陣列
PSP(聚苯乙烯)、玻璃微珠
1–20 μm,密度接近流體
3,530fps 以上,雙幀模式
與雷射同步觸發
互相關計算、向量驗證
輸出速度/渦度場
PIV 應用場景與建議 FPS
| 應用 | 流速範圍 | 建議 FPS | 備注 |
|---|---|---|---|
| 空氣動力學風洞 | 10–100 m/s | fps | 需寬景深鏡頭 |
| 噴霧霧化 | 50–300 m/s | fps | 微距鏡頭 + 高功率 LED |
| 空穴流(Cavitation) | 崩潰 <1ms | fps | 需超高速機型 |
| 生醫微流道 | 1–10 mm/s | fps | μ-PIV,顯微鏡整合 |
| 燃燒爐火焰 | 1–10 m/s | fps | 耐熱外殼 + 帶通濾鏡 |
台灣 PIV 量測服務
東茂科技提供 AOS L-PRI(雙幀 3,530fps 全解析度)與 DITECT HAS-D71(高靈敏度低噪點)兩款主力 PIV 機型,可配合現有 PIV 軟體(DaVis、PIVlab 等)進行系統整合。竹科、中科、南科、大學實驗室均提供到府借測。
PIV 和 LDA(雷射都卜勒)哪個更好?
PIV 是全場量測(一次得到整個截面的流場),LDA 是單點量測但時間解析度更高。大多數流場研究現在選 PIV,特別需要渦結構、剪切層分析時。高速 PIV 則可兼顧時間解析度。
PIV 高速攝影機要多少錢?
入門型(3,530fps,Full HD)約 ;專業型(10,000fps+)約 。東茂科技提供分期付款與租借方案,電洽 04-8857599。
東茂科技可整合 PIV 光源、攝影機、同步器、軟體為完整系統。提供到廠借測與技術顧問服務。
▮ 實際應用場景
PIV 是什麼?(piv是什麼 / piv 意思 / piv意思)
PIV(Particle Image Velocimetry,粒子影像測速)是一種非接觸式流場量測技術,透過在流體中散佈微小示蹤粒子,用高速攝影機記錄粒子位移,計算出全場速度向量分佈圖。PIV 的意思是「粒子影像測速法」,可同時量測數千個測量點的速度,遠優於傳統單點探針法。
piv 意思簡記:P = Particle(粒子)、I = Image(影像)、V = Velocimetry(測速)→ 粒子影像測速。廣泛應用於空氣動力學、渦流分析、管內流場、噴霧霧化研究。
PIV 工作原理:5個核心步驟
PIV 量測系統由四個主要硬體元件組成:雷射光源、示蹤粒子、高速攝影機、同步控制器,以及後處理演算法(互相關分析)。
PIV vs 傳統量測方法比較
| 方法 | 量測點數 | 接觸/干擾流場 | 空間解析度 | 時間解析度 |
|---|---|---|---|---|
| PIV(高速攝影) | 全場(數千點) | 非接觸 | 高 | 高(kHz) |
| 熱線風速計 (HWA) | 單點 | 接觸(干擾) | 低 | 極高(100kHz) |
| LDV 雷射都卜勒 | 單點 | 非接觸 | 中 | 高 |
| CFD 數值模擬 | 全場 | 非接觸 | 依網格 | 依時間步 |
PIV 的最大優勢:唯一能同時提供全場速度向量圖(非單點)、非接觸(不干擾流場)、高時間解析度(TR-PIV 可達 kHz)三者兼具的量測技術。
PIV 應用領域
空氣動力學
機翼周圍流場分析、翼型失速(Stall)研究、渦流發生器(Vortex Generator)效果驗證、飛機/汽車外型 CFD 驗證。台灣工研院、成大航太系、北科大皆有 PIV 設備。
工業製程
噴嘴霧化(Atomization)特性、管道/彎管渦流、混合反應槽流場、半導體 CMP 化學機械研磨流體分布。高速攝影機搭配PIV可達 kHz 級別的時間解析度。
生醫工程
心臟瓣膜流場(in-vitro 仿真)、血液流動模式、微流體晶片(Microfluidics)通道流場分析。需要微尺度 PIV(μ-PIV),使用顯微物鏡搭配高速相機。
海洋/水利
河川渦流、波浪傳播、水工結構物水流衝擊、海洋波浪破碎分析。大型水槽PIV需要更高功率雷射和大幅面高速攝影機。
PIV 需要什麼規格的高速攝影機?
PIV 高速攝影機的選型關鍵:
- 幀率:一般 PIV 用 fps;時間解析 PIV(TR-PIV)需 fps
- 解析度:1280×1024 以上,確保速度場空間解析度
- 感光元件:CMOS 全域快門(Global Shutter),確保無影像滾動扭曲
- 雙曝光模式:支援雙脈衝觸發(Frame Straddling)
- 同步介面:TTL 觸發輸入,與雷射脈衝精確同步
東茂科技推薦機型:
- AOS U750 / U1000(瑞士,fps,Full HD,支援 Frame Straddling)
- SSZN SH6-401(6,000fps,1280×800,高性價比 PIV 選擇)
- Mega Speed MS50K-SC(1,000fps,適合超音速流場 PIV)
台灣 PIV 高速攝影機租借
PIV 常見問題(FAQ)
問:PIV 是什麼?
答:PIV(Particle Image Velocimetry,粒子影像測速)是一種非接觸式流場量測技術。透過在流體中散佈微小示蹤粒子,以高速攝影機拍攝連續影像,再用影像相關演算法計算粒子位移,即可得到整個流場的速度向量分布圖。廣泛應用於航空、燃燒、生醫、海洋等領域。
問:PIV 和一般流速計有什麼差異?
答:傳統流速計(如皮托管、熱線風速計)只能量測單點速度,而 PIV 能同時擷取整個截面的二維或三維速度場,適合研究渦流、噴流、邊界層等複雜流動現象,資訊量遠勝單點量測。
問:PIV 需要什麼樣的高速攝影機?
答:PIV 系統需要高感光度、低雜訊、支援雙曝光(Double Frame)模式的高速攝影機,幀率需配合流速(通常 500~10,000 FPS)。東茂科技代理的 AOS 與 Ditect 系列均有適合 PIV 應用的型號,提供免費技術諮詢。
問:PIV 攝影機的解析度要多高?
答:一般 PIV 應用需要 1 Megapixel 以上解析度,以確保足夠的空間解析度。若需高時間解析度(High-Speed PIV),則需在解析度與幀率之間取得平衡,東茂工程師可根據您的流速與測量區域協助選型。
問:如何取得 PIV 高速攝影機報價或試拍服務?
答:歡迎聯絡東茂科技(電話:04-8857599、信箱:請透過 hsc.tw 聯絡表單),提供到府示範、免費試拍及完整規格型錄下載服務。

