Interferómetro Phase Doppler (PDI)

El  interferómetro Phase Doppler (PDI) mide el tamaño de la gota, la velocidad y el flujo dentro de un punto dentro de la pulverización. Estos instrumentos proporcionan la información más detallada de las características de la pulverización al caracterizar cada gota que pasa a través del volumen de la sonda y construyendo estadísticas precisas del conjunto.

Características PDI
El volumen de la sonda está formado por dos (o cuatro) rayos láser que se intersectan, los cuales proporcionan un punto de medición no intrusivo de alta resolución espacial. La caracterización del patrón de pulverización puede realizarse moviendo el instrumento o la propia boquilla y recolectando datos en numerosos lugares específicos. Esta información se combina luego para representar el tamaño de la gota, la velocidad o la distribución del volumen del flujo en todo el patrón de pulverización. Un análisis posterior con el Analizador de Partículas Doppler de Fase (PDPA) permite combinar la información de los numerosos puntos de datos individuales para obtener estadísticas de volumen de flujo promedio ponderado de área del patrón de pulverización. Spraying Systems Co. utiliza principalmente instrumentos PDI-HD, PDI-Standard y PDI-Turnkey.

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Ejemplos del valor que el PDI aporta a los clientes

Estos instrumentos se utilizan en la comunidad de aspersión para proporcionar datos de la más alta resolución para investigaciones tanto académicas como industriales.

Entre los ejemplos de proyectos en los que se han utilizado los analizadores Doppler de fase en Spraying Systems Co. figuran el análisis detallado de prototipos de boquillas para la industria aeroespacial y la optimización de procesos mediante el uso de boquillas en un entorno de flujo cruzado

  • Evaluación del prototipo de boquilla
    Una compañía de ingeniería aeroespacial se puso en contacto con Spraying Systems Co. y se interesó en la aspersión de un material líquido a un caudal específico. Había requisitos específicos para el tamaño de la gota y la distribución del volumen. Después de modificar el diseño de una boquilla estándar de Spraying Systems Co., el prototipo de boquilla fue probado para la distribución del tamaño de la gota en muchos lugares dentro del patrón de aspersión. Estas pruebas confirmaron que la aspersión estaba distribuida uniformemente y validaron las características del tamaño medio y máximo de la gota

  • Trayectoria de la aspersión de flujo cruzado
    A fin de proporcionar datos de validación detallados para las simulaciones de aspersión, Spraying Systems Co. adquirió mediciones detalladas del tamaño de la gota, la velocidad y la distribución del volumen utilizando una boquilla estándar en varios ángulos en un túnel de viento. Los resultados de la PDI permitieron la validación de simulaciones detalladas en condiciones de laboratorio. Las simulaciones se realizaron entonces a temperaturas y presiones más altas que coincidían con los parámetros de proceso del cliente

Método de medición con PDI

La unidad transmisora de láser del instrumento Phase Doppler emite dos rayos láser de la misma longitud de onda (color). En la intersección de estos láseres se forma un patrón de interferencia por la interferencia constructiva y destructiva de los dos láseres, y se genera una frecuencia de onda de interferencia conocida. Una gota, actuando como un prisma, refracta este patrón de interferencia, y es detectada por la unidad receptora del instrumento Phase Doppler y analizada para determinar las características de la gota.

El desplazamiento de frecuencia del patrón de interferencia predeterminado es proporcional a la velocidad de la gota; este método se conoce comúnmente como Velocimetría Doppler Láser, o LDV. Además, hay tres detectores dentro de la unidad receptora del instrumento Phase Doppler que detectan el patrón de ráfaga de interferencia; el desplazamiento de fase relativo de esta señal en cada uno de los detectores es proporcional al diámetro de la gota. Los instrumentos Phase Doppler cuentan y analizan cada patrón de interferencia a medida que se detecta, y así caracterizan cada gota individual que entra en el volumen de la sonda formado por los rayos láser que se intersectan; éste es un método de muestreo de flujo.

Beneficios de la interferometría Phase Doppler 

Junto con la PDPA, los instrumentos de PDI proporcionan datos con la más alta resolución espacial, generan una combinación única de variables de salida y toman muestras de cada gota para proporcionar mediciones de flujo. El rango inigualable de las características de la salida de la aspersión y la precisión de la medición hacen que los instrumentos sean capaces de proporcionar las mediciones más detalladas dentro de una aspersión. Los láseres de alta potencia permiten medir dentro de un nivel de densidad de gota de aspersión de ligero a medio y permiten la caracterización de puntos dentro del patrón de aspersión sin pérdida de precisión debido a que las gotitas entran en los rayos láser fuera de la región de intersección del láser.

Sin embargo, debido a estos beneficios únicos, el tiempo de medición aumenta para permitir la medición de múltiples puntos dentro del patrón de aspersión y para permitir un análisis de datos ampliado, que a menudo se requiere para procesar los resultados en datos procesables.

Datos de ejemplo

Histograma de velocidad 2D
Velocidad vs. Tamaño
Histograma de diámetro de PVC
Diámetro / Velocidad vs. Tiempo
Volumen de PVC y no PVC

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