PDA介绍

Slide1|ZhangYao|Jul2006PDA系统简介Slide2|ZhangYao|Jul2006•总部位于丹麦哥本哈根•公司历史超过60年，前身是DISA的一部分•在5个国家有6个分公司，代理公司遍布世界•120余名员工,多数为硕士、博士以及博士后Dantec公司概述DantecDynamics代理商DantecDynamics分公司DantecDynamics总部•我们是世界上光学测量领域最主要的供应商，主要对流体、微流体力学、粒径测量，燃烧以及组分分析提供解决方案。•ISO9001:2000认证Slide3|ZhangYao|Jul2006主要客户•汽车工业戴姆勒·克莱斯勒丰田福特•航空工业波音空中客车通用电气•大学及科研机构NASA牛津大学斯坦福大学此刻，世界上有数千套我们的设备正在运行！！！Slide4|ZhangYao|Jul2006概要•PDA系统分类•PDA系统组成•LDA概述•PDA原理•PDA部件详解•BSAFlow软件介绍•结论Slide5|ZhangYao|Jul2006PDA系统分类按照发射光路类型分（LDA部分）•FlowExplorer–紧凑型系统，用于小范围喷雾测量•FlowLite–固体激光器系统，便于在各实验场地间移动•FiberFlow–大型PDA系统，适用于各种实验按照接收光路分（接收探头及光电检测器）•FiberPDA–通用型传统PDA-FiberPDA-HiDenseFiberPDA•DualPDA–顶级PDA系统，具有极高的精度及数据有效率，适用于具有一定经验的用户，兼容FiberPDA模式-DualPDA-HiDenseDualPDASlide6|ZhangYao|Jul2006PDA系统分类FlowExplorerFlowLiteFiberFlowFiberPDAHiDenseFiberPDAHiDenseDualPDADualPDASlide7|ZhangYao|Jul2006FlowExplorer系统Slide8|ZhangYao|Jul2006FlowLite系统Slide9|ZhangYao|Jul2006概要•PDA系统分类•PDA系统组成•LDA概述•PDA原理•PDA部件详解•BSAFlow软件介绍•结论Slide10|ZhangYao|Jul2006FiberFlowPDA系统组成3维PDA系统部件图1.激光器2.分光器3.二维FiberFlow探头5.PDA接收探头7.光电转换器8.BSA处理器8.BSA软件&计算机9.位移系统4.第3维速度测量光路(注:6.光路调节工具图中未标出)Slide11|ZhangYao|Jul2006FiberFlowPDA系统组成3维FiberPDA系统实物图1.激光器2.分光器3.探头(激光发射)5.PDA接收探头7.光电转换器8.BSA处理器位移系统8.BSA软件&计算机9.4.第3维速度测量光路(图中未标出)6.光路调节工具(图中未标出)Slide12|ZhangYao|Jul2006概要•PDA系统分类•PDA系统组成•LDA概述•PDA原理•PDA部件详解•BSAFlow软件介绍•结论Slide13|ZhangYao|Jul2006LDA概述•LDA（激光多普勒测速仪）是二十世纪70年代发展起来的一项流体测速技术。它根据粒子通过激光光束时产生的多普勒效应，对粒子通过的速度进行测量。•DISA（Dantec的前身）于1971年全球首先推出了基于tracker技术的商业化LDA系统。•1987年，Dantec公司正式推出了基于FFT技术的BurstSpectrumAnalyser（BSA）处理器，并推出了PDA系统。Slide14|ZhangYao|Jul2006LDA概述速度测量范围，当处理器的测量频率范围固定时，与激光波长以及两光束夹角有关fUDx22sin/Slide15|ZhangYao|Jul2006概要•PDA系统分类•PDA系统组成•LDA概述•PDA原理•PDA部件详解•BSAFlow软件介绍•结论Slide16|ZhangYao|Jul2006PDA原理之光的散射模型-2第一次折射-112-2-112Incidentray反射光第二次折射3rdorder4thorder5thorder6thorder7thorder8thordernpnm折射率npnm入射的激光在待测粒子的表面与内部发生反射与折射各个散射模式的光强比例由菲涅耳系数确定，取决于入射角度，偏振方向以及相对折射率各个散射的角度由斯内尔定律给出相位差由散射光的光程差决定绝大多数散射光的强度存在于前三次散射Slide17|ZhangYao|Jul2006FiberPDA原理Θ为两个发射光束间夹角–由焦距、光束间距决定φ为激光发射方向与接收探头夹角Ψ为接收探头内的检测器间夹角Slide18|ZhangYao|Jul2006相位差与粒子直径之间的关系221dpsinsin(coscoscos)2211212dnnnprelrelrelsinsin(coscoscos)((coscoscos))接收探头内两个检测器间的相位差与粒子直径之间的关系：对于反射光信号:对于第一次折射信号:请注意，在以上公式中，没有包含任何与标定有关的系数因此PDA系统是无需标定的！但区分光的散射模式至关重要！Slide19|ZhangYao|Jul2006光的散射模式与强度•当激光由X轴负向入射的各散射模式光强分布•不同散射模式的光强在不同的接收角度是不同的•散射光强度随角度的分布与光的偏振方向也有关•我们需要找到不同模式光强比例最大的角度作为接收角-3-2-112345-3-2-1123parallelpolarizationperpendicularpolarization1storderrefractionreflection2ndorderrefractionLorenz-MieSlide20|ZhangYao|Jul2006光的散射模式与强度-3-2-112345123parallelpolarization1storderrefractionreflection2ndorderrefractionLorenz-Mie推荐前向接收角：主散射模式：一次折射次散射模式：无推荐后向接收角主散射模式：二次折射次散射模式：反射Slide21|ZhangYao|Jul2006轨迹效应Z光束光强高斯分布反射折射检测器Z光束光强高斯分布折射反射检测器Topview散射模式检测错误！Slide22|ZhangYao|Jul2006FiberPDA与DualPDA的比较FiberPDA•可以通过不同的Mask来消除轨迹效应DualPDA•DualPDA通过两个方向布置检测器进行检测，以消除轨迹效应•并且结合通过不同的Mask2P12P132RefractionisdominantReflectionisdominantSlide23|ZhangYao|Jul2006FiberPDA与DualPDA的比较2D发射探头位置XYZ接收探头位置主流速度方向FiberPDA光路布置有严格要求DualPDA光路布置有两个方向选择Slide24|ZhangYao|Jul2006FiberPDA会对非球形粒子进行误判DualPDA可以拒绝非球形粒子FiberPDA与DualPDA的比较2D发射探头位置XYZ接收探头位置1diameterSlide25|ZhangYao|Jul2006FiberPDA与DualPDA的比较FiberPDA•可以降低轨迹效应-通过使用不同的MaskDualPDA•可以降低轨迹效应•相对于主流速度方向具有更灵活的布置方式•可以判别非球形粒子-可以获得更精确的浓度及通量信息！•可以方便的切换到FiberPDA模式•对操作人员有更高的要求Slide26|ZhangYao|Jul2006概要•PDA系统分类•PDA系统组成•LDA概述•PDA原理•PDA部件详解•BSAFlow软件介绍•结论Slide27|ZhangYao|Jul2006探头发射光路探头•14mm，27mm，60mm，112mm可选，以及可以连续调节光束间距的BeamTranslator•前置透镜：焦距决定了工作距离•光束扩束器：提高空间分辨率，可以测量更小的粒子•光纤60mm发射探头112mm发射探头第三维速度测量发射光路Slide28|ZhangYao|Jul2006探头接收光路探头•60mm直径PDA接收探头，可满足绝大多数PDA应用•HiDensePDA接收探头，针对高浓度、超微粒子、大喷雾范围的测量而设计——已经成为航空、航天、F1赛车领域发动机喷嘴研究的不二选择！60mmPDA接收探头及专用支架112mmHiDensePDA接收探头Slide29|ZhangYao|Jul2006BSA处理器•Dantec公司全系列处理器采用8bitsFFT技术进行信号采集及处理•基于TCP/IP协议的以太网进行控制及采集——在任何地点都可以遥控！•PDA电路系统全自动标定，无需任何手动调节•每个PM独立控制调节•400kHz以上的DataRate！（与示踪粒子效果有关）•内置模拟信号输入端口（选配）Slide30|ZhangYao|Jul2006概要•PDA系统分类•PDA系统组成•LDA概述•PDA原理•PDA部件详解•BSAFlow软件介绍•结论Slide31|ZhangYao|Jul2006BSAFlow软件PDA技术发展至今，硬件上已经接近完美，如何将硬件的功能发挥到极致，软件在这其中扮演了重要的角色。•BSAFlowSoftware4.11的新特性•BSAFlow是该领域的领导者Slide32|ZhangYao|Jul2006不断更新•Dantec公司BSAFlow软件以每年2~3次的速度不断更新•不仅仅是修正补丁，而是不断的有新功能加入，以帮助用户完成更高阶的任务以及更加方便的使用•支持64bits操作系统、Point-LIF功能……Slide33|ZhangYao|Jul2006一直以来独有的软件功能•速度矢量图•置信区间•同时打开不同的实验文件以进行比较•非常多的导出格式及内容•MatLab动态链接库Slide34|ZhangYao|Jul2006新的开始界面•Office2003风格界面，全数据御览•快速读取现存的-测量数据-模板文件•可以快速的访问-PDF格式的用户手册-丹迪公司网站（支持RSS），以获得更新信息Slide35|ZhangYao|Jul2006粒径/速度的分布及拟和为柱状图添加一条拟和曲线•体积柱状图-Rosin-Rammler分布•粒径柱状图(%,count,cumulative)-Log-Normal分布-改进的Log-Normal分布•速度柱状图-一般分布Slide36|ZhangYao|Jul2006粒径/速度的分布及拟和（2）•从plot图上复制拟和曲线•从柱状图数据输出拟和曲线Log-normal:1/(x*sqrt(2*PI)*0.753238)*exp[-(log(x)-3.35181)^2/(2*0.753238^2)Slide37|ZhangYao|Jul2006ProbeVolumeCorrection(PVC)测量体积修正•检测到大粒子的概率要高于检测到小粒子的概率•可以修正粒径分布及平均直径YYDetectionthresholdProbevolumeforsmalldropletsProbevolumeforlargedropletsSlide38|ZhangYao|Jul2006ProbeVolumeCorrection(2)•对于粒径的柱状图-原始数据和修正后的数据可以在同一张图上显示-结论：我们实际上得到的大粒子应该更少些，而小粒子多些•从粒径统计信息上我们可以看出：-D10.D20…DvCorrecteddistributionSlide39|Zhang