Interferômetro de fase Doppler (PDI)

Esses instrumentos são utilizados na pulverização para fornecer dados da mais alta resolução tanto para investigações acadêmicas quanto industriais. Exemplos de projetos passados utilizando os analisadores Phase Doppler na Spraying Systems Co. incluem análise detalhada de protótipos de bicos para a indústria aeroespacial e otimização de processos com o uso de bicos em um ambiente de fluxo cruzado.

• Avaliação do Protótipo de Bico
  Uma empresa de engenharia aeroespacial entrou em contato com a Spraying Systems Co. e estava interessada em pulverizar um material líquido a uma taxa de fluxo especificada. Havia exigências específicas para a distribuição de tamanho e volume de gota. Depois de modificar um projeto padrão do bico da Spraying Systems Co., o protótipo do bico foi testado para a distribuição de tamanho de gota em muitos locais dentro do padrão de pulverização. Esses testes confirmaram que a pulverização foi distribuída uniformemente, e validaram as características de tamanho médio e máximo de gota.

• Trajetória de pulverização de Fluxo Cruzado
  A fim de fornecer dados de validação detalhados para simulações de pulverização, a Spraying Systems Co. coletou medidas detalhadas de tamanho de gota, velocidade e distribuição de volume utilizando um bico padrão em vários ângulos em um túnel de vento. Os resultados do PDI permitiram a validação de simulações detalhadas em condições de laboratório. As simulações foram então realizadas a temperaturas e pressões crescentes que correspondiam aos parâmetros de processo do cliente.

A unidade de transmissão a laser do instrumento Phase Doppler emite dois feixes coerentes de laser com o mesmo comprimento de onda (cor). Na intersecção desses lasers, um padrão de interferência é formado pela interferência construtiva e destrutiva dos dois lasers, e uma frequência de onda de interferência conhecida é gerada. Uma gota, agindo como um prisma, refrata esse padrão de interferência, e é detectada pela unidade receptora do instrumento Phase Doppler e analisada para determinar as características da gota.

A mudança de frequência do padrão de interferência pré-determinado é proporcional à velocidade da gota; esse método é comumente conhecido como Laser Doppler Velocimetry, ou LDV. Além disso, há três detectores dentro da unidade receptora do instrumento Phase Doppler que detectam o padrão de explosão de interferência; o deslocamento relativo de fase deste sinal em cada um dos detectores é proporcional ao diâmetro da gota. Os instrumentos do Phase Doppler contam e analisam cada padrão de interferência conforme eles são detectados, e assim caracterizam cada gota individual que entra no volume da sonda formado pelos feixes de laser que se cruzam; esse é um método de amostragem de fluxo.

Em conjunto com o PDPA, os instrumentos PDI fornecem dados com a mais alta resolução espacial, geram uma combinação única de variáveis de saída, e coletam amostras de cada gota para fornecer medições de fluxo. A gama incomparável de características de pulverização de saída e a precisão da medição tornam os instrumentos capazes de fornecer as medições mais detalhadas em uma pulverização. Os lasers de alta potência permitem a medição dentro de um nível leve a médio de densidade de gotas de pulverização, e permitem a caracterização de pontos dentro do padrão de pulverização sem perda de precisão devido a gotas que entram nos feixes de laser fora da região de inserção do laser.

No entanto, devido a esses benefícios únicos, o tempo de medição é aumentado para permitir que múltiplos pontos sejam medidos dentro do padrão de pulverização, e para permitir uma análise de dados ampliada, que é frequentemente necessária para processar os resultados em dados acionáveis.