Im Bereich der Flüssigkeitsmechanik ist eine genaue Messung der Geschwindigkeitsverteilung von entscheidender Bedeutung. Die Planar Laser Induced Fluorescence Velocimetry (PLIF) spielt als fortschrittliche Messtechnik eine unersetzliche Rolle und eröffnet Forschern ein neues Fenster zur Beobachtung der Flüssigkeitsströmungsdetails.
Das Arbeitsprinzip eines flachen Laser-induzierten Fluoreszenzmesssystems basiert auf dem Laser-induzierten Fluoreszenzpränomen. Wenn ein Laser mit einer bestimmten Wellenlänge in eine Flüssigkeit mit fluoreszierender Substanz bestrahlt wird, absorbieren die Moleküle der fluoreszierenden Substanz die Laserenergie und springen in den angeregten Zustand und emittieren anschließend Fluoreszenz, während sie zum Grundzustand zurückkehren. Durch die Messung der räumlichen Verteilung der Fluoreszenzstärke und die Kombination bekannter Flüssigkeitsdynamikmodelle und optischer Prinzipien können Geschwindigkeitsfeldinformationen von Flüssigkeiten umgesetzt werden.
Das System besteht hauptsächlich aus Teilen wie Laserlichtquellen, optischen Übertragungssystemen, fluoreszierenden Bildgebungssystemen und Datenverarbeitungssystemen. Der Laserstrahl, der von einer Laserlichtquelle mit hoher Energie und hoher Impulsfrequenz erzeugt wird, bildet nach der Formung und Ausdehnung des optischen Übertragungssystems dünne Laserschichten, die gleichmäßig in den zu messenden Flüssigkeitsbereich bestrahlt werden. Die Fluoreszenzstoffe in der Flüssigkeit werden zur Fluoreszenz angeregt und das Fluoreszenzbebildungssystem nutzt eine Hochgeschwindigkeitskamera, um die Fluoreszenzbildsequenzen aufzunehmen. Das Datenverarbeitungssystem analysiert und verarbeitet die erfassten Bilder und extrahiert Größe- und Richtungsinformationen über die Flüssigkeitsgeschwindigkeit.
Ein flaches Laser-induziertes Fluoreszenzmesssystem hat viele bemerkenswerte Vorteile. Zunächst ist es in der Lage, die gesamte Feldmessung zu erreichen und die Flüssigkeitsgeschwindigkeitsverteilung auf einem größeren Bereich auf einmal zu erhalten, was die Messeffizienz und die räumliche Auflösung im Vergleich zu herkömmlichen Einzelpunktmessmethoden erheblich verbessert. Zweitens ist die Technologie eine berührungslose Messung, die den Flusszustand der gemessenen Flüssigkeit nicht stört und die Genauigkeit und Echtheit der Messergebnisse gewährleistet. Darüber hinaus kann das PLIF-System in Kombination mit anderen Messtechnologien wie der Partikelbildgeschwindigkeitsmessung (PIV) die Messinformationen weiter bereichern und komplexe Flüssigkeitsflüsse vertieft untersuchen.
In praktischen Anwendungen werden Flachlaserinduzierte Fluoreszenzmesssysteme in verschiedenen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobiltechnik und Biomedizin weit verbreitet. In der Luft- und Raumfahrt kann es verwendet werden, um die Luftstromverteilung um das Flugzeug zu untersuchen und das Flugzeugdesign zu optimieren; Beihilfe bei der Analyse von Kraftstoffsprays und Luftströmungsbewegungen im Motor, um die Motorleistung zu verbessern; Im biomedizinischen Bereich bietet die Möglichkeit, den Blutfluss in den menschlichen Gefäßen zu beobachten, eine wichtige Grundlage für die Diagnose und Behandlung von Krankheiten.