外文翻譯---粒子圖像測速技術(shù)在水波研究中的應(yīng)用（譯文）

1、中文 中文 4300 字， 字，2700 單詞， 單詞，13500 英文字符 英文字符出處： 出處：Gray C, Greated C A. The application of particle image velocimetry to the study of water waves[J]. Optics & Lasers in Engineering, 1988, 9(s 3–4):265-276.光學與激光工程 9（

2、1988）265-276粒子圖像測速技術(shù)在水波研究中的應(yīng)用 粒子圖像測速技術(shù)在水波研究中的應(yīng)用C.Gray & C A Greated愛丁堡大學物理系，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋巴德建筑，國王建筑，梅菲爾德街 道，英國愛丁堡 EH93JZ，（1987 年 9 月 1 日收到，1987 年 12 月 21 日采納）摘要粒子圖像測速技術(shù)（PIV）對水波下速度分布測量的應(yīng)用是可以描述的，二 維水波產(chǎn)于實驗室

3、波浪水槽里被一股強大的 CW 氬離子激光照明的測量區(qū)域。 攝影記錄和隨后的電光分析的影片提供了在實驗室波浪水槽的位移，因此速度場 可以用來傳遞波浪。這個典型的實驗結(jié)果和通過與線性波理論的比較闡明了這項 技術(shù)的準確性和可靠性。引言在水波下的速度分布的研究是一門具有重大現(xiàn)實意義科目，因為這些知識對 海洋結(jié)構(gòu)的預(yù)測力來說是必不可少的。在許多情況下，特別是當該波被打破或到 達一個不穩(wěn)定點時，沒有可靠的分析和計算技術(shù)能夠給出可靠的結(jié)果。在這種情

4、況下，設(shè)計者必須訴諸于在實驗室進行模擬建波，并充分地利用測試的標度律。實驗測量的主要困難是，傳統(tǒng)的速度探頭，如小型螺旋槳米或熱線風速計， 要么不能回應(yīng)準確的波浪環(huán)境，要么遭受嚴峻的校準問題。激光多普勒測速儀（LDA）已成功地應(yīng)用于測量水波速度 1，但在其應(yīng)用程序中仍會遇到的很多問 題。主要的困難與當測量正在波谷水平之上被記錄時激光束僅淹沒的波周期的一 部分的事實是相關(guān)的。憑借先進的計算機技術(shù)，分析了多普勒信號表示它已經(jīng)可以克服這些困難

5、， 速度分布的詳細研究，現(xiàn)在已經(jīng)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的已被利用。 2 盡管有這些進 步，這種類型的測量裝置的基本限制依然存在。水波研究設(shè)計人員一般感興趣的 是在一個指定的表面輪廓下的速度向量圖。但是，激光多普勒技術(shù)，測定的僅僅 是在任何給定的時刻的一個固定空間點。之后，僅可以構(gòu)建完整的向量圖在波個 人檔案的問題的情況下，可以準確地重復(fù)了很多次，探頭移動到繼承整個流場點層擴大鋁板網(wǎng)產(chǎn)生的。水槽兩側(cè)的狹窄的水槽和緊密配合的造波機，確保生成的

6、波是二維的，并且是沒有顯著垂直于水槽兩邊的流體運動。氬離子激光燈的一個 0.32 米寬，3 毫米厚的薄片，被用來照亮的水槽內(nèi)的平面是很好的，進入水槽通 過玻璃基體和通過垂直于基底并平行于玻璃邊的波傳遞。光從激光器到薄板的擴 展是通過使用短焦距柱面透鏡來實現(xiàn)的。一個正面的切片鏡子反射的激光的擴大 片通過基地水槽。該鏡像到它的長度從后面看，中間拉緊為了稍微低頭，它具有 重準直光表的效果。由于光垂直入射到玻璃基體，因此不需要的反射被減少到最

7、低限度。當使用高功率激光和采取的步驟可能會相當減少的影響（包括不斷擴大 的鏡片多層鍍膜技術(shù)）有助于最大限度地到達測量表面以及減少對眼睛的損害的 風險，強烈的反射光通過反射的光損失。控制在膨脹水箱中的光片也有助于保持 一個恒定的光強度，垂直穿過的測量區(qū)域內(nèi)，否則，這些成為不太激烈的進一步 把油箱作為光繼續(xù)擴大。水箱中的水的種子是一定量的針葉樹花粉。這種形式的 播種適合這種應(yīng)用，因為其便宜相比，其他的播種材料如為在波浪水槽（1000 htr

8、es）的體積的水，這將是昂貴的乳膠球?；ǚ垡彩且粋€不錯的直播媒體，因為 它是中性浮力在水中，所有的粒子都是相似的大小（約 50-100 微米），它吹散 了不少的光。水箱中的水的種子與一定量的針葉樹花粉。這種形式的播種是適合 這種應(yīng)用，因為其便宜相比其他種材料如乳膠球，這將是昂貴的，在波浪水槽的 水的體積（千升）?；ǚ垡彩且粋€不錯的直播媒體，因為它是中性浮力在水中， 所有的粒子都是相似的大小（約 50-100 微米），它吹散了不少的光。

9、該物質(zhì)的暴露是一個敏感 400 ASA 單色膜，以便使用短脈沖時間(0.002s)是 足以致動所述乳液。照片的流量是標準的 35 毫米。尼康 f2 單反相機，電機膜提 前的 f2 8 55 毫米的平焦微距鏡頭。平攝像頭基座，使自動曝光和顯影的電影有 一個真正的精神水平，這是隨后的分析所依據(jù)的。最后的照明平面上的寬度，以 便測量其在膠片上的圖像的寬度的測量可用于計算 M 的對象/所需的最終速度的 計算的圖像的放大倍率。條紋分析雙

10、重曝光膜的流量上捕獲的位移場確定的點，逐點通過測量由相交的探頭的 激光束的遠場中產(chǎn)生的衍射條紋的間距和取向，因為在典型的相當大的噪聲本 PIV 條紋（圖 2），并且由于所需的測量點（50-500）的典型的大量的，它是必 要的自動化分析條紋。一個低功率（ 1mW）的氦氖激光器，用來照亮安裝在手 動 X，Z 載物臺允許探針激光束，以在任何一點上相交的膜曝光和顯影，負片。 f2 的一個 50 毫米尼康相機鏡頭投射的功率譜的薄膜上的小的照明