Interferometr Dopplera Fazowego (PDI)

Instrumenty te są wykorzystywane w społeczności zajmującej się natryskiwaniem w celu dostarczenia danych o najwyższej rozdzielczości zarówno dla badań akademickich jak i przemysłowych. Przykłady dotychczasowych projektów z wykorzystaniem analizatorów Dopplera fazowego w Spraying Systems Co. obejmują szczegółową analizę dysz prototypowych dla przemysłu lotniczego i kosmicznego oraz optymalizację procesów z wykorzystaniem dysz w środowisku przepływu krzyżowego.

• Ocena dyszy prototypowej
  Firma inżynieryjna z branży lotniczej i kosmicznej skontaktowała się z Spraying Systems Co. i była zainteresowana rozpylaniem płynnego materiału przy określonej prędkości przepływu. Istniały szczególne wymagania dotyczące wielkości kropli i rozkładu objętości. Po zmodyfikowaniu standardowej konstrukcji dyszy firmy Spraying Systems Co. prototyp dyszy został przetestowany pod kątem rozkładu wielkości kropli w wielu miejscach w obrębie strumienia. Testy te potwierdziły równomierność rozpylania i potwierdziły średnią i maksymalną charakterystykę wielkości kropli.

• Trajektoria rozpylania poprzecznego
  W celu dostarczenia szczegółowych danych walidacyjnych dla symulacji rozpylania, Spraying Systems Co. uzyskała szczegółowe pomiary wielkości kropli, prędkości i rozkładu objętości przy użyciu standardowej dyszy pod różnymi kątami w tunelu aerodynamicznym. Wyniki PDI pozwoliły na walidację szczegółowych symulacji w warunkach laboratoryjnych. Symulacje zostały następnie przeprowadzone w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach, które odpowiadały parametrom procesu klienta.

Zespół nadajnika laserowego przyrządu Dopplera fazowego emituje dwie spójne wiązki laserowe o tej samej długości fali (kolorze). W miejscu przecięcia tych laserów, w wyniku konstruktywnej i destruktywnej interferencji obu laserów, powstaje wzór interferencyjny i generowana jest fala interferencyjna o znanej częstotliwości. Kropla, działając jak pryzmat, załamuje ten wzór interferencyjny, który jest wykrywany przez odbiornik urządzenia Dopplera fazowego i analizowany w celu określenia charakterystyki kropli.

Przesunięcie częstotliwości ustalonego wzoru interferencyjnego jest proporcjonalne do prędkości kropli; ta metoda jest powszechnie znana jako Laserowa Dopplerowska Velocimetria, lub LDV. Ponadto, w jednostce odbiornika przyrządu Dopplera fazowego znajdują się trzy detektory, które wykrywają zakłócenia; względne przesunięcie fazowe tego sygnału w każdym z detektorów jest proporcjonalne do średnicy kropli. Przyrządy Dopplera fazowego liczą i analizują każdy wzór interferencji, który jest wykrywany, i w ten sposób charakteryzują każdą pojedynczą kroplę, która wchodzi do objętości sondy utworzonej przez przecinające się wiązki laserowe; jest to metoda próbkowania strumienia.

W połączeniu z PDPA, instrumenty PDI dostarczają dane z najwyższą rozdzielczością przestrzenną, generują unikalną kombinację zmiennych wyjściowych i pobierają próbki z każdej kropli w celu pomiaru strumienia. Dzięki niezrównanemu zakresowi wyjściowej charakterystyki rozpylonej cieczy i dokładności pomiaru, instrumenty te są w stanie zapewnić najbardziej szczegółowe pomiary w obrębie rozpylonej cieczy. Lasery o dużej mocy umożliwiają pomiar w zakresie od lekkiego do średniego stopnia gęstości kropel i pozwalają na charakterystykę punktów w obrębie rozpylonej cieczy bez utraty dokładności z powodu kropel, które dostają się do wiązki laserowej poza obszarem przecięcia lasera.

Jednakże, z powodu tych unikalnych korzyści, czas pomiaru jest wydłużony, aby umożliwić pomiar wielu punktów w obrębie rozpylonej cieczy i aby umożliwić rozszerzoną analizę danych, która jest często wymagana do przetworzenia wyników na dane, które można wykorzystać.