CCD相机中维护技巧检测方案(粒子图像测速)

如何保护好你的CCD 相机 一些常识及实验注意事项 CCD 相机是 PIV 系统最重要的硬件之一。CCD 相机内含有一个高感光度的芯片，因此如果暴露在任何强光下，都有可能造成损害。而该感光芯片是 CCD的核心，其价值可能占到整个相机的80%，并且由于这种损坏属于人为损坏，不在保修范围之内，因此，如果使用不当，将造成重大损失及不必要的纠纷。 一、什么是 CCD CCD 通常作为 CCD 相机的简称，实质上指的是相机中的感光元件。 常见的 PIV 中使用的 CCD 尺寸 常见的 PIV 中使用的 CCD 尺寸参见上表。因为目前世界上大部分 CCD 芯片的生产都被 Kodak， Sony 等少数企业垄断，因此，尽管相机的生产厂家不同，但是感光芯片规格不会有什么区别。通常我们在做 PIV 时不需要考量 CCD 的芯片尺寸。但是，当我们需要配备各种显微镜、内窥镜等特殊镜头时，必须根据CCD 尺寸选择适合的转接环或者中继镜。 二、CCD的工作原理 CCD 芯片由感光元件，存储元件，输出寄存器及覆盖于他们之上的微透镜组成。 (右图为覆盖上微透镜以后的样子) 在 PIV 模式下工作，感光元件会首先曝光，将第一帧图像采集下来，然后迅速将电荷转移到存储元件中；紧接着感光元件进行第二次曝光。当第二次曝光结束后，所有的电荷按照顺序被读出到输出寄存器，并经由A/D转换器，变成数字图像，传输到计算机当中。 三、如何判断 CCD 会被烧坏 通常来说， CCD 被烧坏都是由于局部或者部分过曝光所致。由于 PIV 所使用的相机都是逐行扫描 CCD， 因此像素的读出是以列为单位进行读出的，像素如果被烧坏都是在纵向烧坏若干像素。如果发现在测量时产生了以下现象，应立刻停止测量，并想办法去除大粒子，降低 CCD 被烧坏风险： 四、常见的被烧坏 CCD 的形式 被烧坏几个像素(轻) 被烧坏几个像素和一列(中) 整个芯片被烧坏(重) 五、如何防止 CCD 被烧坏 但凡 CCD 被烧坏都是遇到了强光，所以在试验中一定要注意激光反光： 1.激光光路上的物体(模型) 2.测量两相流或多相流时，气泡或者大液滴、固体颗粒 .当示踪粒子颗粒直径太过于不均匀时也会产生过量反射 4.在雾化或水蒸汽浓度较大时，偶尔会从上面滴下来一个凝结的大液滴，这通常也会造成过量的反射 5.旋转机械的叶轮 6.水面(自由液面)反射 '.在自然光照明下曝光时间过长或光圈过大 这些都有可能造成 CCD损坏。一般来说，如果流体中的示踪粒子直径差别过大，：，比如最大最小粒径比达到了100：1，如果我们想看清楚小粒子，那么大粒子就很有可能对 CCD 造成损坏。这也就要求我们尽量使用粒径均匀的示踪粒子。 六、CCD损坏了如何处理 一般来说，如果 CCD 只是几个单独的像素损坏，不需要进行维修处理，因为 PIV 的插值处理完全可以弥补这几个像素的缺陷。但是如果坏像素连成片，比如直径达到了3，5个像素，并且有多个区域出现坏的像素，那么我们认为在经费允许的情况下还是最好送回厂家更换 CCD 芯片。 如果经费暂时不允许进行 CCD 维修，那么处理结果可以通过 POD 或 DMD方式进行相干结构提取或动态模式分解。这样只要采样数量足够多，也可以忽略缺陷像素造成的影响。 下图我们人为在粒子图像上将部分区域屏蔽，可以看到尽管计算得到的矢量图会产生一些错误矢量，但是在占90%POD 能量分数的流场结构上，二者没有任何区别。 香港麦迪技术有限公司北京代表处电话：真：mail： sales@marktec-technology.com