Imágenes láser

El instrumento LSI proporciona una combinación única de una técnica de medición no intrusiva con la mayor resolución posible de distribución de aspersión. 

Entre los ejemplos de proyectos en los que se ha utilizado la imagen de láser en Spraying Systems Co. se incluyen mediciones detalladas de la aspersión en flujo cruzado para aplicaciones de acondicionamiento de gases y una evaluación detallada de la distribución transitoria de la aspersión utilizando una boquilla de inyector pulsado

 

• Distribución de la aspersión de flujo cruzado
  Para optimizar la distribución de la aspersión en una aplicación de acondicionamiento de gases, se colocó una boquilla dentro del túnel de viento y se midió la distribución del líquido en varios ángulos de flujo cruzado (es decir, el ángulo de orientación de la boquilla en relación con el flujo del túnel de viento). Se adquirieron y promediaron imágenes de distribución plana LSI para determinar el ángulo óptimo de las boquillas a fin de maximizar la uniformidad y la cobertura de la aspersión y reducir al mínimo la humectación de las paredes

• Desarrollo de aspersión transitoria del Inyector de NOx
  Un cliente se acercó a Spraying Systems Co. y estaba interesado en conocer la distribución de la aspersión durante las fases de apertura y cierre de su boquilla de inyección. El sistema LSI fue configurado para disparar con el pulso de inyección, con un retardo de tiempo asignado, para capturar muchas imágenes en múltiples momentos relativos al tiempo de inicio de la inyección. Estas imágenes se promediaron luego en conjunto para proporcionar una distribución promedio de la aspersión en muchas etapas del período de inyección. En general, se comprobó que se generaba un patrón de aspersión no uniforme en las porciones de inicio y parada de la inyección

LSI utiliza un láser pulsado de corta duración, que se pasa a través de una lente divergente, para iluminar una sección transversal plana del patrón de aspersión. El corto pulso del láser congela eficazmente las gotas de aspersión en su lugar mientras son visualizadas. Las gotitas dispersan la luz del láser y una cámara, que se dispara con el pulso del láser, capta las gotitas dentro del plano del láser. Un filtro de luz de paso de banda se adjunta a la lente de la cámara, que permite que sólo la luz de la longitud de onda del láser pase al sensor CCD, eliminando esencialmente todas las gotitas fuera del plano de la vista.

• La teoría de Mie
  Típicamente, el agua se utiliza como medio de aspersión durante las mediciones de LSI. Las gotitas de agua dispersan la luz del láser según la teoría de Mie, lo que resulta en una iluminación de cada gota equivalente a su superficie. El resultado promedio del conjunto es una distribución planar representativa de la superficie total de la aspersión. Aunque en muchos casos es similar a la distribución de volumen, se suele denominar distribución de concentración de la aspersión y resulta instructivo para evaluar las regiones locales de concentración de aspersión alta vs. baja

• Método de fluorescencia inducida por láser (LIF)
  Para obtener mediciones de distribución de volumen del instrumento LSI, es necesario tratar el material de aspersión con un agente dopante. Las mediciones de fluorescencia inducida por láser (LIF) utilizan un colorante en el material de aspersión, que, cuando se somete a la longitud de onda de la luz que emite el láser LSI, hace que toda la gota emita luz. Así pues, el método LIF da lugar a distribuciones planas de la aspersión que son representativas del volumen de la gota de la aspersión. 

En las mediciones de Mie o LIF, se suelen adquirir muchas imágenes instantáneas y se promedian en conjunto para llegar a una distribución de aspersión planar promedio.

El sistema LSI proporciona un resultado de distribución de la aspersión de alta resolución espacial que puede ser representativo tanto de la concentración como de la distribución del volumen. Se adquieren resultados instantáneos de la distribución de la aspersión planar que pueden ser promediados en conjunto en representaciones medias. El sistema puede activarse para resolver los efectos transitorios del desarrollo de la aspersión a lo largo de múltiples ciclos. La naturaleza no intrusiva de la iluminación de la hoja láser de la sección transversal de la aspersión permite realizar mediciones de la distribución de la aspersión planar de la más alta calidad, lo que permite una observación detallada del patrón de aspersión bidimensional.

El sistema LSI no proporciona información sobre el tamaño de la gota; por lo tanto, se suele utilizar junto con uno de los muchos instrumentos de medición del tamaño de la gota para proporcionar una caracterización adicional.