위상 도플러 측정기 (PDI)

이러한 기기는 스프레이 커뮤니티에서 학술 및 산업 조사를 위한 최고 해상도 데이터를 제공하는 데 사용됩니다. Spraying Systems Co.에서 위상 도플러 분석기를 사용하는 과거 프로젝트의 예에는 항공우주 산업을 위한 상세한 프로토타입 노즐 분석 및 교차 흐름 환경에서 노즐을 사용한 공정 최적화가 포함됩니다.

• 프로토타입 노즐 평가
  항공 우주 엔지니어링 회사는 Spraying Systems Co.에 연락하여 지정된 유속으로 액체 재료를 분무하는 데 관심이 있었습니다. 입자 크기 및 부피 분포에 대한 특정 요구 사항이 있었습니다. Spraying Systems Co.의 표준 노즐 설계를 수정한 후, 프로토타입 노즐은 스프레이 패턴 내의 많은 위치에서 입자 크기 분포에 대해 테스트되었습니다. 이러한 테스트는 스프레이가 균일하게 분포되었음을 확인하고 평균 및 최대 입자 크기 특성을 검증했습니다.

• 횡류 스프레이 궤적(Cross-flow Spray Trajectory)
  스프레이 시뮬레이션에 대한 자세한 검증 데이터를 제공하기 위해 Spraying Systems Co.는 윈드 터널의 다양한 각도에서 표준 노즐을 사용하여 상세한 입자 크기, 속도 및 부피 분포 측정값을 획득했습니다. PDI 결과는 실험실 조건에서 상세한 시뮬레이션의 검증을 허용했습니다. 그런 다음 시뮬레이션은 고객의 프로세스 매개변수와 일치하는 증가된 온도 및 압력에서 수행되었습니다.

위상 도플러 기기의 레이저 송신기 장치는 동일한 파장(색상)의 2개의 간섭성 레이저 빔을 방출합니다. 이들 레이저의 교차점에서 두 레이저의 보강간섭과 상쇄간섭에 의해 간섭패턴이 형성되고 알려진 간섭파 주파수가 생성된다. 프리즘처럼 작용하는 입자는 이 간섭 패턴을 굴절시키고 위상 도플러 기기의 수신기 유닛에 의해 감지되고 입자 특성을 결정하기 위해 분석됩니다.

미리 결정된 간섭 패턴의 주파수 이동은 입자의 속도에 비례합니다. 이 방법은 일반적으로 레이저 도플러 속도계 또는 LDV로 알려져 있습니다. 또한 간섭 버스트 패턴을 감지하는 위상 도플러 기기의 수신기 장치 내에 3개의 감지기가 있습니다. 각 검출기에서 이 신호의 상대적 위상 변이는 입자 직경에 비례합니다. 위상 도플러 기기는 감지되는 각 간섭 패턴을 측정하고 분석하여 교차하는 레이저 빔에 의해 형성된 프로브 볼륨에 들어가는 각 개별 입자를 특성화합니다. 이것은 플럭스(유체의 흐름-유동) 샘플링 방법입니다.

PDPA와 함께 PDI 기기는 최고 공간 분해능으로 데이터를 제공하고, 출력 변수의 고유한 조합을 생성하고, 각 입자를 샘플링하여 플럭스(유동-유체의 흐름) 측정을 제공합니다. 타의 추종을 불허하는 출력 스프레이 특성의 범위와 측정의 정확성으로 인해 기기는 스프레이 내에서 가장 상세한 측정을 제공할 수 있습니다. 고출력 레이저를 사용하면 가벼운 수준에서 중간 수준의 스프레이 입자 밀도 내에서 측정할 수 있으며, 입자가 레이저 교차 영역 외부의 레이저 빔으로 들어가는 것으로 인한 정확도 손실 없이 스프레이 패턴 내의 포인트 특성화를 허용합니다.

그러나 이러한 고유한 이점으로 인해 스프레이 패턴 내에서 여러 지점을 측정하는데 측정 시간이 증가하고 결과를 실행 가능한 데이터로 처리하는 데 종종 필요한 확장된 데이터 분석을 합니다.