Interferómetro de fase Doppler (PDI)

Estos instrumentos se utilizan en la comunidad de la pulverización para proporcionar los datos de mayor resolución para las investigaciones académicas e industriales. Ejemplos de proyectos anteriores en los que se han utilizado los analizadores Doppler de fase en Spraying Systems Co. incluyen el análisis detallado de prototipos de boquillas para la industria aeroespacial, y la optimización de procesos utilizando boquillas en un entorno de flujo cruzado.

• Evaluación de boquillas prototipo
  Una empresa de ingeniería aeroespacial se puso en contacto con Spraying Systems Co. y estaba interesada en pulverizar un material líquido a un caudal determinado. Había requisitos específicos de tamaño de gota y distribución de volumen. Tras modificar el diseño de una boquilla estándar de Spraying Systems Co., se probó la distribución del tamaño de las gotas del prototipo en muchos puntos del patrón de pulverización. Estas pruebas confirmaron que la pulverización estaba uniformemente distribuida y validaron las características del tamaño medio y máximo de las gotas.

• Trayectoria de la pulverización de flujo cruzado
  Con el fin de proporcionar datos de validación detallados para las simulaciones de pulverización, 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 validar las simulaciones detalladas en condiciones de laboratorio. A continuación, las simulaciones se realizaron a temperaturas y presiones más elevadas que se ajustaban a los parámetros del proceso del cliente.

La unidad de transmisión láser del instrumento Doppler de fase emite dos haces láser coherentes 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, que actúa como un prisma, refracta este patrón de interferencia, que es detectado por la unidad receptora del instrumento Doppler de fase y analizado para determinar las características de la gota.

El cambio 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 Doppler de fase que detectan el patrón de interferencia; el cambio de fase relativo de esta señal en cada uno de los detectores es proporcional al diámetro de la gota. Los instrumentos Doppler de fase 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 cruzan; este es un método de muestreo de flujo.

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

Sin embargo, debido a estas ventajas únicas, el tiempo de medición se incrementa para permitir la medición de múltiples puntos dentro del patrón de pulverización, y para permitir el análisis de datos ampliado, que a menudo se requiere para procesar los resultados en datos procesables.