In the previous experiment, they us

In the previous experiment, they used the ultrasonic source to create Doppler effects. The velocity is calculated by determining the Doppler phase shift. All limited points of using Doppler effects have been mentioned before. So, in order to improve measuring system and minimize the limitation of Doppler effects, in this project, we will design a system which used PIV algorithm applying in velocity measurement. The below purposes
+ Program a software using PIV method which can make use of measuring the velocity of a fluid flow (such as oil, water flow…).
+ Establish the velocity vector of seeding particle.
+ By calculation and algorithm, give the value of fluid flow velocity at a time.
III. Functional requirements
Measuring the velocity of particles using image processing method is not a new term of measurement industry in the world. There are several successful researches on this field such as:
- “Particle Image Velocimetry: Fundamentals and Its Applications”- MOHSEN JAHANMIRI CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Göteborg, Sweden, March, 2011
- “Fundamentals of digital particle image velocimetry”- J Westerweel, Laboratory for Aero & Hydrodynamics, Delft University of Technology (Received 28 May 1997, accepted for publication 27 August 1997)
There are also several apps integrated in smart phone and one of these apps need to mention is Speed-Radar-Cam which can automatically detect and capture the image then calculate the approximate velocity of the object cross the camera.

Figure 7: Speed-Radar-Cam app for smart phone. [7]
However, the term “Measuring the velocity of particles using image processing” is a total new term in Viet Nam, both in study cases and industry. There are not much researches and papers done on it. On another hand, in Vietnam, there are also not much equipments and instruments helping us in this topic or at a very high price. Therefore, in our limitation of time and equipments, we just try to add some functional requirements in our system as listed below:
No. Components Functional requirements
1 - Camera - Able to capture the images of particles inside the flow.
2

- Embed computer/software on laptop (Matlab, Qt project…) - Able to calculate the velocity of these particles using image processing method through captured pictures.
- Display the velocity out at its screen
3 - Seeding subsystem - Able to seed the particle into the flow automatically and manually.
4 - Pump and pipe subsystem - Able to control the amount and velocity of fluid flow in the pipe

Finally, all these small functional requirements listed above serve for the final requirement is to measure the velocity of fluid flow containing in a transparent pipeline.
IV. Design alternatives
1. Block diagram
In order to build a complete PIV system, below block diagram is first constructed.

Figure 8: Block diagram of PIV system
PIV system consists of 2 main parts: Hardware (Electrical block and Mechanical block) and software as shown above. First of all, the pump system has to pump water into pipeline to create a stable fluid flow. Then, Seeding system will also seed several model particles into the flow. In order to capture the images of these particles, a high speed camera is set up at an unchanged position and able to automatically capture the images of particles, then send them to center image processing block. By calculation and image processing algorithm, vector and value of velocity will be found, and send to display block for users.
When block diagram is already constructed, there are 2 alternatives arising in our mind.
Almost the main parts of both alternatives are the same, the unique difference between two designs is the way of circulating water and particles in pipeline or in another word, it is the position of pipeline, which is illustrated in the below parts.
2. Design alternative A

Figure 9: Simulation of PIV system alternative A
In the first alternative, particles are seeded in to pipeline through seeding system, then follow the tube until water and these particles come to water barrel. When it moves through transparent tube, the camera will automatically capture several images of moving particles and send it to Center image processing unit by programmed software. Computer will take the responsibility for processing and calculating velocity of these particles and continue sending the results to screen to display them out.
After having needed result, these particles then will be taken out manually (by hand) to prepare for another tries.
This alternative has several advantages and disadvantages listed in the below table
No. Advantages Disadvantages
1 System is simple, easy to build and set up. The automation level is low because we have to take the particles out of the barrel.
2 Less time to build system Need a longer time to make a try in doing experiments.

3. Design alternative B

Figure 10: Simulation of PIV system alternative B
In the second alternative, we don’t have to take the particles out of the water barrel by hand because of the closed circulation. Particles are first seeded into pipeline by Seeding system, after moving through transparent tube, it will be taken out by Withdraw particles system or continue the circulation to the next tries through this closed loop, depending on our decision.
When it moves through transparent tube, the camera will automatically capture several images of moving particles and send it to Center image processing unit by programmed software. Computer will take the responsibility for processing and calculating velocity of these particles and continue to send the results to screen to display them out.
To avoid particles fall into water barrel, a filter layer is positioned inside the pipe (at the position of T-pipe). By this way, particles can move in pipeline in a closed loop without any disturbance. The estimation time for a circulation of particle is approximately 10-15 seconds, depending on the pump delivery and speed of flow inside the pipe.
Finally, after having needed results, we carry out taking all particles out of the pipeline by Withdraw particles system.
There are also several advantages and disadvantages of this alternative listed below.
No. Advantages Disadvantages
1 - The automation level is higher, because of automatic and closed circulation loop. - The system is complex and difficult to built
2 - There are several modes of doing for us to do experiment such as: take particles out right after a circulation or take them after doing experiment. - Consume a lot of time to build system
3 - It is difficult to evaluate the stability of the whole system because of its complexity.




V. Evaluation criteria
The PIV system which used Laser sheet and Micro size particles can provide high precision of measuring results. However it requires expensive equipments and complex calibration. These requirement below is needed for a high standard PIV system.
+ A stable sample of measuring (fluid/air flow)
+ A very high speed camera
+ A high repetition rate pulsed laser
+ A complex calculating error system
+ Comparing the different among each domains of flow fluid
+ Islolated enviroment of laboratory: no daylight, clean air.

Figure 11: a picture of gas flow captured by PIV using high repetition pulsed laser
[11]
Due to the limitation of budget and instruments, in our design we try to illustrate how the PIV system work and give the accepted result of flow velocity. Because of these difficulties, we gave a list of criteria as below.
No. Criteria
Parameter
1 - Stability of fluid flow Fluid flow has to be stable in velocity and flow rate
2 - Camera At less 30 FPS
3 - Precision of result Maximum error 0.1 m/s
4 - Ease of manufacturing Easy and simple to manufacture
5 - Functional requirements Meet the requirements as close as possible
6 - Cost Not too high comparing to its applications
7 - Stability of the whole system Higher is better
8 - Complexity of design More simple is better
9 - Flexibility of design The more modes there are, the better it is
10 - Ability of applying what we were learnt at university The more the better

VI. Alternative evaluation
Following the criteria given above, we created a table to evaluate the feasibility of each design, in order to choose the best ideas for our final project.

No.
Criteria Alternatives
Alternative A

Alternative B
1 - Stability of fluid flow X X
2 - Camera X X
3 - Precision of result X X
4 - Ease of manufacturing X
5 - Functional requirements X X
6 - Cost X
7 - Stability of the whole system X
8 - Complexity of design X
9 - Flexibility of design X
10 - Ability of applying what we were learnt at university X

VII. Detail development
Our designing system include 2 subsystems: software and mechanical system
1. Components of Mechanical subsystem
Following our designing scheme the mechanical subsystem required
+ Electric Pump: according our design the velocity of flow in the pipe is from 0.2 m/s to 1.5 m/s (in correspondence with pipe diameter of 30mm) , a small pump with flow rate from 1500L/H to 3900L/h is suitable.

Figure 12 : Electric pump model SP - 6620


Model: SP-6620
No. Parameter Value
1 - Power consumption(W) 45 W
2 - Maximum Flow Rate 3900 l/h
3 - Input voltage 24/110/220 V
4 - Frequency 60Hz
5 - Flow rate control 0 – 3900 l/h

+ Transparent pipes: To capture images of particles through pipeline.

Figure 13 : Acrylic transparent tube
No. Parameter Value
1 - Diameter 30 mm
2 - Material Acrylic, PVC plastic
3 - Thickness 3 mm

+ Water tank or Water container: contain water for pumping into pipeline
No. Parameter Value

Kết quả (Việt) 1:

Trong thử nghiệm trước đó, họ sử dụng nguồn siêu âm để tạo hiệu ứng Doppler. Vận tốc được tính bằng cách xác định dịch chuyển Doppler giai đoạn. Tất cả các điểm hạn chế của việc sử dụng hiệu ứng Doppler đã được đề cập trước khi. Vì vậy, để cải thiện hệ thống đo lường và giảm thiểu các giới hạn của hiệu ứng Doppler, trong dự án này, chúng tôi sẽ thiết kế một hệ thống sử dụng thuật toán PIV áp dụng trong đo lường vận tốc. Các bên dưới mục đích + Chương trình một phần mềm bằng cách sử dụng phương pháp PIV mà có thể làm cho việc sử dụng đo vận tốc của một dòng chảy chất lỏng (chẳng hạn như dầu, dòng nước...). + Thiết lập vector vận tốc của hạt giống hạt. + Thanh toán bằng tính toán và thuật toán, cho giá trị vận tốc chảy tại một thời gian.III. chức năng yêu cầu Đo vận tốc của hạt bằng cách sử dụng phương pháp xử lý hình ảnh không phải là một thuật ngữ mới của ngành công nghiệp đo lường trên thế giới. Có rất nhiều nghiên cứu thành công trên lĩnh vực này như:-"Hạt hình ảnh Velocimetry: nguyên tắc cơ bản và ứng dụng của nó"-thương JAHANMIRI CHALMERS đại học công nghệ, Göteborg, Thuỵ Điển, tháng 3, 2011-"Cơ bản của kỹ thuật số hạt hình ảnh velocimetry" - J Westerweel, Phòng thí nghiệm cho hàng không & thủy, đại học công nghệ Delft (nhận 28 tháng 5 năm 1997, chấp nhận cho xuất bản 27 tháng 8 năm 1997) Có được cũng một số ứng dụng tích hợp trong điện thoại thông minh và một trong ứng dụng cần phải đề cập đến là tốc độ-Radar-Cam mà có thể tự động phát hiện và chụp hình ảnh sau đó tính toán vận tốc tương đối của đối tượng qua các máy ảnh. Hình 7: Tốc độ-Radar-Cam ứng dụng cho điện thoại thông minh. [7] Tuy nhiên, thuật ngữ "Đo vận tốc của hạt sử dụng xử lý hình ảnh" là tổng số thuật ngữ mới ở Việt Nam, cả trong trường hợp nghiên cứu và công nghiệp. Không có nhiều nghiên cứu và các giấy tờ được thực hiện trên nó. Mặt khác, tại Việt Nam, cũng không có nhiều thiết bị và dụng cụ giúp chúng tôi trong chủ đề này hoặc ở một mức giá rất cao. Vì vậy, trong chúng tôi giới hạn thời gian và thiết bị, chúng tôi chỉ cố gắng để thêm một số yêu cầu chức năng trong hệ thống của chúng tôi như được liệt kê dưới đây:Không. Thành phần chức năng yêu cầu1 - máy ảnh - có thể nắm bắt những hình ảnh của hạt bên trong dòng chảy.2 -Nhúng máy tính/phần mềm trên máy tính xách tay (Matlab, Qt dự án...) - có thể tính toán vận tốc của các hạt này bằng cách sử dụng phương pháp xử lý hình ảnh thông qua chiếm được hình ảnh.-Hiển thị vận tốc trong lúc màn hình của nó3 - seeding hệ thống con – có thể giống các hạt vào dòng chảy tự động và thủ công.4 - bơm và ống dẫn hệ thống phụ - có thể kiểm soát số lượng và vận tốc của các dòng chảy chất lỏng trong các đường ống Cuối cùng, tất cả các yêu cầu chức năng nhỏ được liệt kê ở trên phục vụ cho các yêu cầu cuối cùng là để đo vận tốc dòng chảy chất lỏng chứa trong một đường ống dẫn trong suốt.IV. thiết kế lựa chọn thay thế1. khối sơ đồ Để xây dựng một PIV hoàn chỉnh hệ thống, dưới đây sơ đồ khối đầu tiên được xây dựng. Hình 8: Sơ đồ khối của PIV hệ thống PIV hệ thống bao gồm 2 phần chính: phần cứng (khối điện và cơ khí khối) và phần mềm như trên. Trước hết, các hệ thống bơm đã để bơm nước vào đường ống để tạo ra một dòng chảy ổn định của chất lỏng. Sau đó, Seeding hệ thống sẽ cũng giống một số mô hình hạt vào dòng chảy. Để chụp ảnh của các hạt này, một máy ảnh tốc độ cao được thiết lập tại một vị trí không thay đổi và có thể tự động chụp những hình ảnh của hạt, sau đó gửi chúng đến các trung tâm xử lý khối hình ảnh. Bằng cách tính toán và xử lý các thuật toán, véc tơ và giá trị của vận tốc hình ảnh sẽ tìm thấy, và gửi để hiển thị khối dành cho người dùng. Khi sơ đồ khối đã được xây dựng, có 2 lựa chọn thay thế phát sinh trong tâm trí của chúng tôi. Hầu hết các bộ phận chính của cả hai lựa chọn thay thế là giống nhau, sự khác biệt duy nhất giữa hai bản thiết kế cách lưu thông nước và hạt trong đường ống dẫn hoặc trong một từ, nó là vị trí của đường ống, được minh họa trong các dưới phần. 2. thiết kế thay thế A Hình 9: Mô phỏng của PIV hệ thống thay thế A Trong thay thế đầu tiên, hạt được hạt giống trong đường ống thông qua hạt giống hệ thống, sau đó làm theo các ống cho đến khi nước và các hạt này đến thùng nước. Khi nó di chuyển thông qua trong suốt ống, camera sẽ tự động chụp một số hình ảnh của di chuyển hạt và gửi nó đến Trung tâm xử lý đơn vị bởi được lập trình phần mềm hình ảnh. Máy tính sẽ chịu trách nhiệm về chế biến và tính toán vận tốc của các hạt này và tiếp tục gửi kết quả màn hình để hiển thị chúng ra. Sau khi có cần kết quả, các hạt này sau đó sẽ được đưa theo cách thủ công (bằng tay) để chuẩn bị cho một cố gắng. Thay thế này có một số lợi thế và bất lợi liệt kê trong các bên dưới bảngKhông. Lợi thế bất lợi1 Hệ thống là đơn giản, dễ dàng để xây dựng và thiết lập. Mức độ tự động hóa là thấp bởi vì chúng tôi phải đưa các hạt ra khỏi thùng.2 ít thời gian để xây dựng hệ thống cần một thời gian dài để làm cho một thử làm thí nghiệm. 3. thiết kế thay thế B Hình 10: Mô phỏng của thay thế hệ thống PIV B Trong thay thế thứ hai, chúng tôi không có lấy hạt ra khỏi thùng nước bằng tay bởi vì sự lưu thông đóng cửa. Hạt được đầu tiên hạt vào đường ống dẫn bởi hệ thống Seeding, sau khi di chuyển thông qua trong suốt ống, nó sẽ được đưa ra bởi rút hạt hệ thống hoặc tiếp tục lưu thông đến tiếp theo cố gắng thông qua này vòng khép kín, tùy thuộc vào quyết định của chúng tôi. Khi nó di chuyển thông qua trong suốt ống, camera sẽ tự động chụp một số hình ảnh của di chuyển hạt và gửi nó đến Trung tâm xử lý đơn vị bởi được lập trình phần mềm hình ảnh. Máy tính sẽ chịu trách nhiệm về chế biến và tính toán vận tốc của các hạt này và tiếp tục gửi kết quả màn hình để hiển thị chúng ra. Để tránh hạt rơi vào nước thùng, một bộ lọc lớp là vị trí bên trong đường ống (tại vị trí của T-ống). Bằng cách này, các hạt có thể di chuyển trong các đường ống trong một vòng lặp đóng cửa mà không có bất kỳ sự xáo trộn. Thời gian dự toán cho một lưu thông của hạt là khoảng 10-15 phút, tùy thuộc vào máy bơm giao hàng và tốc độ dòng chảy bên trong đường ống. Cuối cùng, sau khi có cần kết quả, chúng tôi thực hiện việc tất cả hạt ra khỏi các đường ống dẫn bởi rút hạt hệ thống. Cũng có một số lợi thế và bất lợi của này thay thế được liệt kê dưới đây.Không. Lợi thế bất lợi1 - mức độ tự động hóa là cao hơn, bởi vì lưu thông tự động và đóng vòng lặp. -Hệ thống là phức tạp và khó khăn để xây dựng2 - không có nhiều chế độ làm cho chúng tôi để thử nghiệm chẳng hạn như: có hạt ra ngay sau khi lưu hành hoặc đưa họ sau khi thực hiện thử nghiệm. -Tiêu tốn rất nhiều thời gian để xây dựng hệ thống3 - đó là khó khăn để đánh giá sự ổn định của toàn bộ hệ thống do phức tạp của nó. V. tiêu chí đánh giá Hệ thống PIV sử dụng Laser tấm và Micro kích thước hạt có thể cung cấp cao độ chính xác của đo lường kết quả. Tuy nhiên, nó đòi hỏi thiết bị đắt tiền và hiệu chuẩn phức tạp. Yêu cầu dưới đây là cần thiết cho một hệ thống PIV tiêu chuẩn cao. + Một mẫu ổn định đo (lưu lượng chất lỏng/khí) + Một máy ảnh tốc độ rất cao + Một sự lặp lại cao tỷ lệ xung laser + Tính toán phức tạp một lỗi hệ thống + So sánh khác nhau trong mỗi lĩnh vực của dòng chảy chất lỏng + Islolated môi trường phòng thí nghiệm: không có ánh sáng ban ngày, không khí sạch. Hình 11: một hình ảnh của lưu lượng khí bị PIV sử dụng sự lặp lại cao xung laser[11] Do giới hạn ngân sách và các dụng cụ, thiết kế của chúng tôi, chúng tôi cố gắng minh họa làm thế nào hệ thống PIV làm việc và cung cấp cho kết quả được chấp nhận của vận tốc dòng chảy. Vì những khó khăn, chúng tôi đã cung cấp một danh sách các tiêu chí như dưới đây.Không. Tiêu chí Tham số1 - sự ổn định của dòng chảy chất lỏng đã được ổn định ở tốc độ và dòng chảy tỷ lệ2 - máy ảnh tại ít hơn 30 FPS3 - độ chính xác của kết quả tối đa lỗi 0.1 m/s4 - dễ dàng sản xuất dễ dàng và đơn giản để sản xuất5 - chức năng yêu cầu đáp ứng các yêu cầu càng gần càng tốt 6 - chi phí không quá cao so với các ứng dụng7 - ổn định của toàn bộ hệ thống cao hơn là tốt hơn8 - phức tạp của thiết kế đơn giản hơn là tốt hơn9 - tính linh hoạt của thiết kế thêm chế độ có, nó là tốt hơn10 - khả năng áp dụng những gì chúng tôi đã học được ở trường đại học thêm tốt hơnVI. thay thế đánh giá Sau các tiêu chí nêu trên, chúng tôi tạo ra một bảng để đánh giá khả năng của mỗi thiết kế, để chọn những ý tưởng tốt nhất cho dự án cuối cùng của chúng tôi.Không. Tiêu chí lựa chọn thay thế A thay thế Thay thế B1 - sự ổn định của chất lỏng chảy X X2 - máy ảnh X X3 - độ chính xác của kết quả X X4 - dễ dàng sản xuất X 5 - chức năng yêu cầu X X6 - chi phí X 7 - ổn định của toàn bộ hệ thống X 8 - phức tạp của thiết kế X 9 - tính linh hoạt của thiết kế X10 - khả năng áp dụng những gì chúng tôi đã học được ở trường đại học XVII. chi tiết phát triển Hệ thống thiết kế của chúng tôi bao gồm 2 hệ thống phụ: phần mềm và hệ thống cơ khí1. thành phần của hệ thống cơ khí Sau khi chúng tôi đề án thiết kế hệ thống cơ khí bắt buộc + Bơm điện: theo thiết kế của chúng tôi vận tốc dòng chảy trong các đường ống là từ cách 0.2 m/s 1,5 m/s (trong sự trao đổi với ống kính của 30mm), một máy bơm nhỏ với tốc độ dòng chảy từ 1500L/H đến 3900L/h là phù hợp. Hình 12: Mô hình máy bơm điện SP - 6620Mô hình: SP-6620Không. Giá trị tham số1 - power consumption(W) 45 W2 - tối đa lưu lượng giá 3900 l/h3 - điện áp đầu vào 24/110/220 V4 - tần số 60Hz5 - dòng chảy tỷ lệ kiểm soát 0-3900 l/h + Trong suốt ống: để chụp ảnh của hạt thông qua đường ống. Hình 13: Acrylic trong suốt ốngKhông. Giá trị tham số1 - đường kính 30 mm2 - tài liệu Acrylic, nhựa PVC3 - chiều dày 3 mm + Nước tăng hoặc thùng chứa nước: chứa nước cho bơm vào đường ốngKhông. Giá trị tham số

Kết quả (Việt) 2:

Trong các thí nghiệm trước đó, họ đã sử dụng các nguồn siêu âm để tạo ra hiệu ứng Doppler. Vận tốc được tính bằng cách xác định các giai đoạn chuyển đổi Doppler. Tất cả các điểm hạn chế của việc sử dụng hiệu ứng Doppler đã được đề cập trước đây. Vì vậy, để cải thiện hệ thống đo lường và giảm thiểu những hạn chế của hiệu ứng Doppler, trong dự án này, chúng tôi sẽ thiết kế một hệ thống mà sử dụng thuật toán PIV áp dụng trong việc đo vận tốc. Các bên dưới mục đích
+ Chương trình một phần mềm sử dụng phương pháp PIV mà có thể sử dụng để đo vận tốc của dòng chảy chất lỏng (như dầu, lưu lượng nước ...).
+ Thiết lập các vector vận tốc của hạt giống.
+ Bởi tính toán và thuật toán, cung cấp cho các giá trị vận tốc dòng chảy tại một thời điểm.
III. Yêu cầu chức năng
đo vận tốc của các hạt bằng phương pháp xử lý hình ảnh không phải là một thuật ngữ mới của ngành công nghiệp đo lường trên thế giới. Có nhiều nghiên cứu thành công trên lĩnh vực này như:
- "Hạt ảnh Velocimetry: Cơ sở và ứng dụng của nó" - Mohsen JAHANMIRI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ CHALMERS, Göteborg, Thụy Điển, March, 2011
- "Cơ sở hạt kỹ thuật số hình ảnh velocimetry" - J Westerweel, Phòng thí nghiệm cho Aero & thủy động lực học, Đại học Công nghệ Delft (nhận được 28 Tháng Năm 1997, chấp nhận cho công bố ngày 27 tháng 8 1997)
Ngoài ra còn có một số ứng dụng tích hợp trong điện thoại thông minh và là một trong những ứng dụng cần phải đề cập đến là Speed-Radar-Cam mà có thể tự động phát hiện và chụp hình ảnh sau đó tính toán vận tốc tương đối của các đối tượng qua camera. Hình 7: Speed-Radar-Cam ứng dụng cho điện thoại thông minh. [7] Tuy nhiên, thuật ngữ "Đo vận tốc của các hạt sử dụng xử lý hình ảnh" là một tổng hạn mới ở Việt Nam, cả trong trường hợp nghiên cứu và ngành công nghiệp. Không có nhiều nghiên cứu và các giấy tờ thực hiện trên nó. Mặt khác, ở Việt Nam, cũng có những thiết bị không nhiều và các công cụ giúp chúng tôi trong chủ đề này hoặc tại một mức giá rất cao. Vì vậy, trong giới hạn của chúng ta về thời gian và trang thiết bị, chúng tôi chỉ cố gắng thêm một số yêu cầu chức năng trong hệ thống của chúng tôi như được liệt kê dưới đây: No. Các thành phần chức năng yêu cầu 1 - Camera - Có khả năng nắm bắt những hình ảnh của các hạt bên trong các dòng chảy. 2 - Nhúng máy tính / phần mềm trên máy tính xách tay (dự án Matlab, Qt ...) - Có khả năng tính toán vận tốc của các hạt này sử dụng phương pháp xử lý hình ảnh thông qua các hình ảnh thu được. - Hiển thị vận tốc hiện tại màn hình của nó 3 - hệ thống phụ Seeding - Có khả năng để gieo hạt vào dòng chảy tự động và bằng tay. 4 - Bơm và hệ thống con đường ống - Có khả năng để kiểm soát số lượng và vận tốc của dòng chảy chất lỏng trong ống Cuối cùng, tất cả những nhỏ yêu cầu chức năng được liệt kê ở trên phục vụ cho các yêu cầu cuối cùng là để đo vận tốc của dòng chảy chất lỏng chứa trong một đường ống trong suốt. IV. Lựa chọn thiết kế 1. Sơ đồ khối Để xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh PIV, dưới sơ đồ khối được xây dựng đầu tiên. Hình 8: Sơ đồ khối của hệ thống PIV PIV hệ thống bao gồm 2 phần chính: phần cứng (block điện và khối cơ khí) và phần mềm như trình bày ở trên. Trước hết, hệ thống bơm phải bơm nước vào đường ống để tạo ra một dòng chảy ổn định. Sau đó, hệ thống Seeding cũng sẽ gieo vài hạt mô hình thành các dòng chảy. Để nắm bắt được những hình ảnh của những hạt này, một máy ảnh tốc độ cao được thiết lập ở một vị trí không thay đổi và có thể tự động chụp những hình ảnh của các hạt, sau đó gửi chúng đến trung tâm khối xử lý hình ảnh. Bằng cách tính toán và thuật toán xử lý hình ảnh, vector và giá trị của vận tốc sẽ được tìm thấy, và gửi đến khối hiển thị cho người sử dụng. Khi sơ đồ khối đã được xây dựng, có 2 lựa chọn thay thế phát sinh trong tâm trí của chúng tôi. Hầu hết các bộ phận chính của cả hai lựa chọn thay thế là cùng , sự khác biệt duy nhất giữa hai thiết kế là cách các nước và các hạt lưu thông trong đường ống hay nói cách khác, nó là vị trí của đường ống, được minh họa trong các phần dưới đây. 2. Thiết kế thay thế A Hình 9: Mô phỏng các hệ thống thay thế PIV A Trong thay thế đầu tiên, các hạt được gieo vào đường ống thông qua hệ thống giống, sau đó làm theo ống cho đến khi nước và các hạt này đến thùng nước. Khi nó di chuyển qua ống trong suốt, máy ảnh sẽ tự động chụp một số hình ảnh của các hạt chuyển động và gửi đến Trung tâm đơn vị xử lý hình ảnh bằng phần mềm lập trình. Máy tính sẽ có trách nhiệm để xử lý và tốc độ tính toán của các hạt này và tiếp tục gửi các kết quả vào màn hình để hiển thị chúng ra. Sau khi có kết quả cần thiết, các hạt này sau đó sẽ được đưa ra khỏi tay (bằng tay) để chuẩn bị cho lần thử khác. Phương án này có nhiều lợi thế và bất lợi được liệt kê trong bảng dưới đây số Ưu điểm Nhược điểm là 1 hệ thống đơn giản, dễ dàng để xây dựng và thiết lập. Mức độ tự động hóa là thấp bởi vì chúng ta phải lấy hạt ra khỏi thùng. 2 Ít thời gian để xây dựng hệ thống cần một thời gian để thực hiện một thử trong làm thí nghiệm. 3. Thiết kế thay thế B Hình 10: Mô phỏng các hệ thống thay thế PIV B Trong thay thế thứ hai, chúng ta không cần phải lấy hạt ra khỏi thùng nước bằng tay vì sự lưu thông khép kín. Hạt được gieo vào đầu đường ống của hệ thống Seeding, sau khi di chuyển qua ống trong suốt, nó sẽ được đưa ra bởi Rút hệ thống hạt hoặc tiếp tục lưu thông đến các cố gắng tiếp theo thông qua vòng khép kín này, tùy thuộc vào quyết định của chúng tôi. Khi nó di chuyển qua ống trong suốt, máy ảnh sẽ tự động chụp một số hình ảnh của các hạt chuyển động và gửi đến Trung tâm đơn vị xử lý hình ảnh bằng phần mềm lập trình. Máy tính sẽ có trách nhiệm để xử lý và tốc độ tính toán của các hạt này và tiếp tục gửi các kết quả sàng lọc để hiển thị chúng ra. Để tránh những hạt rơi vào thùng nước, một lớp lọc được đặt bên trong các đường ống (ở vị trí của T-pipe ). Bằng cách này, các hạt có thể di chuyển trong đường ống dẫn trong một vòng khép kín mà không cần bất kỳ sự xáo trộn. Thời gian ước lượng cho một tuần hoàn của hạt là khoảng 10-15 giây, tùy thuộc vào việc cung cấp máy bơm và tốc độ dòng chảy bên trong ống. Cuối cùng, sau khi có kết quả cần thiết, chúng tôi tiến hành lấy tất cả các hạt ra khỏi đường ống của hệ thống rút hạt. Ngoài ra còn có một số ưu điểm và nhược điểm của phương án này được liệt kê dưới đây. No. Ưu điểm Nhược điểm 1 - Mức độ tự động hóa cao, vì tự động và khép kín vòng tuần hoàn. - Hệ thống này là phức tạp và khó khăn để xây dựng 2 - Có nhiều chế độ làm cho chúng tôi để làm thí nghiệm như: lấy hạt ra ngay sau một tuần hoặc đưa họ sau khi làm thí nghiệm. - Tiêu thụ rất nhiều thời gian để xây dựng hệ thống 3 - Rất khó để đánh giá sự ổn định của toàn bộ hệ thống vì sự phức tạp của nó. V. Tiêu chuẩn đánh giá Hệ thống PIV mà sử dụng tấm Laser và các hạt có kích thước Micro có thể cung cấp chính xác cao của các kết quả đo. Tuy nhiên nó đòi hỏi thiết bị đắt tiền và hiệu chuẩn phức tạp. Những yêu cầu bên dưới là cần thiết cho một hệ thống PIV tiêu chuẩn cao. + Một mẫu ổn định đo (chất lỏng / lưu lượng không khí) + Một máy ảnh tốc độ rất cao + Tỷ lệ xung laze ban cao + Một lỗi hệ thống tính toán phức tạp + So sánh sự khác nhau trong mỗi lĩnh vực của dòng chảy chất lỏng + Islolated môi trường phòng thí nghiệm:. không có ánh sáng ban ngày, làm sạch không khí Hình 11: hình ảnh của dòng khí bị bắt bởi PIV sử dụng lặp đi lặp lại cao xung laze [11] Do sự hạn chế của ngân sách và các công cụ, trong thiết kế của chúng tôi, chúng tôi cố gắng để minh họa cách làm việc hệ thống PIV và cung cấp cho các chấp nhận kết quả của vận tốc dòng chảy. Do những khó khăn, chúng tôi đã đưa ra một danh sách các tiêu chí như sau. No. Tiêu chuẩn thông số 1 - Tính ổn định của chất lỏng chảy dòng chảy chất lỏng phải được ổn định ở vận tốc và tốc độ dòng chảy 2 - Camera Tại ít hơn 30 FPS 3 - Độ chính xác kết quả lỗi tối đa 0,1 m / s 4 - Dễ sản xuất dễ dàng và đơn giản để sản xuất 5 - Chức năng yêu cầu đáp ứng các yêu cầu càng gần càng tốt 6 - Chi phí Không quá cao so với các ứng dụng của nó 7 - Sự ổn định của toàn bộ hệ thống cao hơn là tốt hơn 8 - Tính phức tạp của thiết kế đơn giản hơn là tốt hơn 9 - Tính linh hoạt của thiết kế các chế độ có nhiều hơn, tốt hơn nó là 10 - Khả năng áp dụng những gì chúng tôi đã học được ở trường đại học càng tốt hơn VI. Đánh giá thay thế Theo tiêu chí nêu trên, chúng tôi tạo ra một bảng để đánh giá tính khả thi của từng thiết kế, để lựa chọn những ý tưởng tốt nhất cho dự án cuối cùng của chúng tôi. số tiêu chí lựa chọn thay thế Phương án A Phương án B 1 - Tính ổn định của chất lỏng chảy XX 2 - Camera XX 3 - Độ chính xác kết quả XX 4 - Dễ sản xuất X 5 - Yêu cầu chức năng XX 6 - Chi phí X 7 - Sự ổn định của toàn bộ hệ thống X 8 - Tính phức tạp của thiết kế X 9 - Tính linh hoạt của thiết kế X 10 - Khả năng áp dụng những gì chúng tôi đã học tại trường đại học X VII. Xem chi tiết phát triển hệ thống thiết kế của chúng tôi bao gồm 2 hệ thống con: phần mềm và hệ thống cơ khí 1. Các thành phần của hệ thống phụ Cơ Tiếp theo phương án thiết kế của chúng tôi yêu cầu các hệ thống phụ cơ khí + điện bơm nước: theo thiết kế của chúng tôi vận tốc dòng chảy trong ống là từ 0,2 m / s đến 1,5 m / s (tương ứng với đường kính ống 30mm), một máy bơm nhỏ với tốc độ dòng chảy từ 1500L / H để 3900L / h là phù hợp. Hình 12: Điện mô hình bơm SP - 6620 Model: SP-6620 số Thông số Giá trị 1 - Công suất tiêu thụ (W) 45 W 2 - Lưu lượng tối đa 3900 l / h 3 - Điện áp vào 24/110/220 V 4 - 60Hz Tần số 5 - Kiểm soát tốc độ dòng chảy 0-3900 l / h + Transparent ống: Để chụp hình ảnh của các phân tử qua đường ống. Hình 13: Acrylic trong suốt ống No. Thông số Giá trị 1 - Đường kính 30 mm 2 - Chất liệu Acrylic, nhựa PVC 3 - 3 mm Độ dày + Bể chứa nước hoặc thùng đựng nước: chứa nước để bơm vào đường ống số Giá trị tham số