流体計測 粒子画像流速計:PIVシステム

PIV(Particle Image Velocimetry、粒子画像流速計) とは

PIV 粒子画像流速計とは

PIV(Particle Image Velocimetry、粒子画像流速計)とは、空間平面内の速度分布を測定するため粒子を流し、レーザーシート光によって照射された2枚以上の粒子画像から瞬間的な速度や方向など、平面のみならず立体的に計測可能な流体の可視化技法の一種で、いわゆる飛行時間(TOF)測定技術の1つです。

計測対象に対して粒子を流し、空間上に滞留する粒子に対しシート状のレーザー光をごく短時間の間に2回連続で照射し、そのシート内の範囲を高感度カメラによりレーザーと同じタイミングで撮影(フレームストラドリング)することにより、連続する2枚の粒子群画像を取得します。

画像の同一エリア(インターロゲーションウインドウ)内の粒子群をPIV独自のアルゴリズムにより解析することによって、速度ベクトルを表すデータを取得することができます。PIVは2次元的なデータ(2D2C)だけでなく、ステレオ撮影を利用する事により2次元3成分(2D3C)のデータを取得する事も可能です。

システムの特徴

特徴
  • 自社開発の統合型ソフト
    PIV専用制御・解析ソフトKoncertoⅡにより計測から解析までを同一ソフト上で完了
  • 高精度のPIV解析
    解析アルゴリズムはドイツ航空宇宙局(DLR)で開発された最先端のディフォーメーションコリレーションを採用

    マイクロPIVや時系列用アルゴリズム(FD4)など多数のアルゴリズムを選択可
  • ニーズに合わせた最適解を提案
    実写風洞からマイクロスケールまで長年の実績を基に,計測対象に合わせて各種光源高解像度カメラ高速度カメラ等幅広くご提案
  • 多彩なシステム
    教育用に安全性を考慮してLED光源を採用したエントリーモデルや気泡流動用のシャドウグラフPIVなどの多彩なシステムラインナップ

PIVシステムラインナップ

PIV制御・解析ソフトウエア KoncertoII

Koncertoは、ハイレベルのシステムコントロール性能と高度な解析能力を併せ持った統合型PIVソフトウェアです。各種計測用カメラ、レーザー、周辺機器を幅広くサポートしており、PIVやPLIF等のようなレーザー計測・イメージング計測のプラットフォームとしてデザインされています。解析アルゴリズムにはドイツ航空宇宙局(DLR)にて開発された最先端のディフォーメーションコリレーションの他、 時系列PIVで正確な周期性の解析が可能で時間的補間機能も持つ時系列PIV用アルゴリズム(FD4コリレーション)、マイクロPIVで時間平均せずにブラウン運動の影響を除去し、時系列解析を可能にするSAT-PTV等もラインアップしております。

特徴

PIV制御・解析ソフトウエア KoncertoⅡ

国産初の本格的な統合計測プラットフォーム

  • 高い拡張性
    PIVのみならず、PLIF(燃焼計測)にも対応する可視化計測における優れた拡張性
  • 様々なカメラに対応
    国産/海外製品/高速度や好感度など様々なカメラをサポート,ニューモデルにもいち早く対応する開発体制を自社で所有
  • 高精度な計測をサポートする各種アルゴリズムに対応
    ドイツ航空宇宙局(DLR)で開発された最先端アルゴリズムを搭載.複数処理を高度に最適化することで高精度かつ高速な処理を可能に.
    時系列PIV用の誤過ベクトルを補完する特許技術FD4コリレーションやマイクロPIV用のブラウン運動の影響を考慮したSAT-PTVアルゴリスムにも対応.
    各種アルゴリズム詳細こちらもご覧ください.
  • 豊富なポスト処理
    POD(固有直行分解)によりCFDデータとの比較等に貢献.渦度表示にも対応.
  • PIV画像用位相フィルター搭載
  • 自動解析機能(スプリクト機能)
  • Δt自動補正機能(オプション)

データフォーマット

PIVのデータフォーマットは、2D-PIVもステレオ3D-PIVも同じワークフローで得られます。 以下の画像は、100mm×100mm角のノズルから噴出される自由噴流のPIV解析画像です。 2D-PIVデータ上の破線は、ステレオ3D-PIVの測定平面に対応しています。

2D2C  ( 2 Dimensions 2 Components)

2D2C
  • 2D-PIVシステムによる,2次元断面の2成分の速度評価
  • 熱線流速計や風速計では測定不可能なx軸,y軸方向の情報を取得可能
  • データ処理は比較的軽く,現実的な流速可視化に最適

2D3C  ( 2 Dimensions 3 Components)

2D3C
  • ステレオ3D-PIVによる,2次元断面の3成分の速度評価
  • カメラを複数台使用することで,x軸,y軸,z軸方向の流速情報を取得可能
  • 全視野での焦点合わせを実現した専用マウントなどシステム全体での最適化を実施. 高精度な3Dデータの取得を実現.

用途例

用途例
  • 各種風洞・水槽実験
  • エンジン、燃焼器
  • ファン、タービン、回転機
  • 燃料電池スタック
  • クリーンルーム、室内流動
  • 噴霧、スプレー
  • スポーツ流体
  • 血液流れ
  • マイクロTAS

計測事例動画

システム構成一覧 - PIVで使用する様々な機器を取り揃えております

PIV解析と各種機器を一括制御するソフトウエアのほか、レーザーシート光学系、シリンドリカルレンズ、90度ミラーブロック、光ファイバー光学系、ライトアーム等PIVで使用する様々な光学機器のほか、各種解析に最適なハイスピードカメラや高解像度カメラ、次世代型のシーディングシステムやレーザー光源など、各種機器を取り揃えております。

主な納入実績

20年以上に渡り国公立大学や各企業様の研究開発部門に於いて、300システムを超える納入実績がございます。長年のノウハウを活かしてお客様のご要望に対して最適なシステムの提案を致します。また、PIVのみならず、同様のセットアップシステムでLIF(燃焼計測)なども可能です。

国公立大学

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室蘭工業大学:2D-PIVソフトウエア 弘前大学:2D-PIVシステム 秋田県立大学:2D-PIVソフト 山形大学:時系列2D-PIVシステム
山形大学:共焦点マイクロPIVシステム 東北大学:2D-PIVシステム(多数導入)

東北大学:2D-PIVソフトウエア(多数導入)

東北大学:共焦点マイクロPIVシステム
(複数導入)
北陸先端科学技術大学院大学:
共焦点マイクロPIVシステム
金沢大学:3D-PIVシステム 金沢大学:2D-PIVシステム 筑波大学:3D-PIVソフト
千葉大学:時系列3D-PIVシステム 千葉大学:共焦点マイクロPIVシステム 東京大学:時系列2D-PIVシステム 東京大学:2D-PIVソフト 
東京大学:共焦点マイクロPIVシステム 東京工業大学:時系列3D-PIVシステム 東京農工大学:2D-PIVシステム  東京農工大学:時系列3D-PIVシステム 
大阪大学:共焦点マイクロPIVシステム  京都大学:2D-PIVシステム   徳島大学:2D-PIVソフトウエア  徳島大学:時系列2D-PIVシステム 
鳥取大学:時系列2D-PIVシステム  九州大学:2D-PIVソフトウエア  九州大学:時系列2D-PIVシステム  九州大学:3D-PIVソフトウエア 
九州大学:LIFシステム  鹿児島大学:2D-PIVシステム 琉球大学:2D-PIVシステム

私立大学

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 金沢工業大学:時系列2D-PIVシステム 千葉工業大学:2D-PIVソフト   千葉科学大学:
共焦点マイクロPIVシステム
慶應義塾大学:時系列2D-PIVシステム
慶應義塾大学:共焦点マイクロPIVシステム 工学院大学:時系列3D-PIVシステム  東京工芸大学:2D-PIVソフト  東京理科大学:3D-PIVシステム
東京理科大学:2D-PIVシステム  東洋大学:共焦点マイクロ PIVシステム
(複数導入) 
日本大学:時系列3D-PIVシステム 日本大学:時系列2D-PIVシステム
日本大学:2D-PIVシステム 日本大学:2D-PIVソフトウエア  名城大学:2D-PIVソフト 名城大学:3D-PIVソフト
関西大学:共焦点マイクロPIVシステム 同志社大学:時系列3D-PIVシステム  立命館大学:2D-PIVソフト  広島工業大学:3D-PIVシステム 

高等専門学校

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 石川高専:2D-PIVシステム  仙台高専:2D-PIVシステム

国外大学

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台湾雲林科技大学:2D-PIVシステム 北京交通大学:時系列2D-PIVシステム

研究所

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日本原子力研究開発機構:2D-PIVシステム,マイクロPIVシステム(複数導入) 産業技術総合研究所:2D-PIVソフト(複数導入)   宇宙航空研究開発機構:
2D-PIVソフト(複数導入)
農村工学研:2D-PIVシステム
防災研究所:2D-PIVシステム,3D-PIVシステム,共焦点マイクロPIVシステム 理化学研究所:2D-PIVシステム  電力中央研究所:2D-PIV,3D-PIVシステム 消防研究所:2D-PIVシステム
国立スポーツ科学センター:時系列3D-PIVシステム  港湾研究所:2D-PIVシステム 原子力安全システム研究所:2D-PIVシステム 国立循環器病研究センター:2D-PIVシステム
鉄道総合研究所:2D-PIVシステム(複数導入) 岡山県工業技術センター:2D-PIVシステム

企業

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機器メーカーA : 2D-PIV,3D-PIV,マイクロPIV,LIF(複数導入) 機器メーカーB : 2D-PIV,3D-PIV,マイクロPIV,LIF複数導入   機器メーカーC : 2D-PIV 素材メーカーA : 2D-PIV
建築会社A : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 建築会社B : 3D-PIV 重電メーカーA : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 重電メーカーB : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入)
重電メーカーC : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 製鉄メーカーA : 2D-PIV(複数導入) ガス会社A : 2D-PIV(複数導入) タバコメーカーA:2D-PIV
住宅設備メーカーA : 2D-PIV 製造設備メーカーA : 2D-PIV 製造設備メーカーB : 2D-PIV   製造設備メーカーC : 2D-PIV
精密機器メーカーA : 2D-PIV(複数導入) 精密機器メーカーB:マイクロPIV,2D-PIV(複数導入) 精密機器メーカーC : マイクロPIV,2D-PIV(複数導入) 精密機器メーカーD : 2D-PIV
重工業メーカーA : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 重工業メーカーB : 2D-PIV(複数導入) 重工業メーカーC : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 重工業メーカーD : 2D-PIV,3D-PIV,LIF(複数導入)
重工業メーカーE : 2D-PIV 自動車部品メーカーA : LIF 自動車部品メーカーB : 2D-PIV 自動車部品メーカーC : 2D-PIV
自動車部品メーカーD : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 自動車部品メーカーD : 2D-PIV 自動車メーカーA : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 自動車メーカーB : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入)
自動車メーカーC : 2D-PIV(複数導入) 自動車メーカーD : 2D-PIV,3D-PIV(複数導入) 自動車メーカーE : 2D-PIV(複数導入) 自動車メーカーF : 2D-PIV(複数導入)
自動車メーカーG : 2D-PIV,LIF(複数導入) 自動車メーカーH : 2D-PIV,LIF(複数導入)

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