Hva er en Velocimeter?

December 24  by Eliza

En velocimeter er en enhet som brukes til å måle hastigheten av væsker og gasser. Noen Velosimetre måle bevegelser av partikler som er suspendert i væsken, mens andre bruker bare det reflekterte lys fra lasere. Studiet av hastigheten av væsker og gasser er kalt velocimetry.

En velocimeter kan brukes til å måle to forskjellige typer av fluiddynamikk. En "Lagrangesk angivelse av strømningsfeltet" er når partiklene blir droppet i væsken, og deres bevegelser er observert. Dette er lik se på en pinne som blir båret av den nåværende eller fanget i en virvel. En "Eulersk angivelse av strømningsfeltet" observerer et bestemt punkt i strømmen i løpet av en tidsperiode. Dette er analogt til å sitte på bredden og ser ett ledd av en elv.

Partikkel velocimetry er når partiklene blir innført i vannet, og deres hastighet måles. Partiklene kan være liten dråper av vann eller olje, eller pellets av metall og glass. En velocimeter måler hastigheten på disse partiklene ved å ta et bilde av dem på ett punkt i deres bevegelse i strømmen. Så et annet bilde er tidsbestemt til å bli tatt noen øyeblikk senere. De to bilder vil bli sammenlignet, og den totale hastigheten til fluidet blir bestemt.

Den "kamera" som brukes til å ta den partiklenes bilder er en laserstråle. To linser flate og utvide strålen for å skape et kort lysblink, som deretter blir analysert for å skape et to-dimensjonalt eller 2D bilde. Lasere brukes fordi partiklene er raske og mikroskopisk. En normal kameralinsen kan ikke åpne og stenge raskt nok til å fange deres bevegelser.

En annen type velocimeter kalles Doppler velocimeter. I denne type velocimetry, er refleksjoner av lys måles i stedet for partikler. Den velocimeter dirigerer en laserstråle over en pasients blodårer, for eksempel, og måten lyset reflekteres fra den bevegelige blod vil si at teknikeren hvor godt blodet sirkulerer. Denne type måling kommer fra Doppler-effekten, når lysets hastighet kan bedømmes ved å måle frekvensen av en bølge i forhold til observatøren.

Velocimetry har mange praktiske anvendelser. En velocimeter kan bestemme "swirl" av gasser og væsker i forbrenningsmotorer, brenneovner, spray tørketromler, og kjemisk prosessanlegg. Kunnskap om hvordan væskene beveger seg i maskiner hjelper designere har tenkt mot slitasje og diagnostisere problemer og den generelle praktisk bruk av systemet. Fordi laser velocimetry er ikke-invasiv, kan den også brukes som en del av medisinske prosedyrer.