PLIF se osvědčila jako cenný nástroj pro vizualizaci proudění i pro kvantitativní celoplošná měření koncentrace a teploty v kapalných a plynných proudech. Aplikace lze nalézt v procesním inženýrství, biomedicínském inženýrství a ve výzkumu dynamiky tekutin.

Studie mísení v proudění plynné fáze pomocí tracer-LIF

Přidáním fluorescenčního stopovacího prvku (např. acetonu) k nefluorescenčnímu palivu nebo plynu lze pomocí LIF vizualizovat míchání plynné fáze a provádět kvantitativní měření koncentrace. Jednou z běžných aplikací je vizualizace paliva při vývoji spalovacích motorů, kde LIF umožňuje diagnostiku předspalovacího i spalovacího procesu.

Výkonný a zároveň snadno použitelný systém společnosti Dantec Dynamics určený pro sledování plynné fáze LIF umožňuje zkoumat vlastnosti, jako jsou např:

  • distribuce paliva
  • jevy vznícení
  • chování vstřikování paliva
  • Studie míchání plynné fáze

Measurement Principles of Planar-LIF

Planární laserem indukovaná fluorescence (PLIF) je optická měřicí technika, která se používá k měření okamžité celoplošné koncentrace nebo teplotních map v kapalných a plynných proudech.
Planární laserem indukovaná fluorescence (PLIF) je optická měřicí technika, která se používá k měření okamžité celoplošné koncentrace nebo teplotních map v kapalných a plynných proudech.

Při studiích mísení je obvykle jedna z kapalin označena stopovací sloučeninou, zatímco druhá je čerstvá kapalina. Laserový paprsek osvětluje tenkou rovinu v proudu a stopovací látka absorbuje část světla; stopovací látka je excitována do stavu s vyšší elektronickou energií. Při následném návratu do nižšího energetického stavu se část přebytečné energie uvolní jako světlo o delší vlnové délce: obecně známé jako fluorescence.

Běžně používaná barviva pro měření v kapalinách jsou rhodamin 6G (pro měření koncentrace), rhodamin B (pro měření teploty). Běžně používanými značkovači pro měření v plynné fázi jsou ketony, např. aceton.

Pro detekci fluorescence se používá kamera vybavená ostrým nebo úzkopásmovým filtrem, takže se zaznamenává pouze fluorescenční světlo. Je známo, že úroveň fluorescence se mění v závislosti na koncentraci nebo teplotě a několika dalších experimentálních parametrech.

Typické jednopixelové kalibrační křivky teploty a koncentrace.
Typické jednopixelové kalibrační křivky teploty a koncentrace.

Při nízkých koncentracích je absorpce zanedbatelná, což vede k lineární závislosti mezi fluorescenčním signálem a koncentrací nebo teplotou. Kalibrační postup spočívá v určení kalibrační konstanty v každém pixelu kamery. Z takové kalibrační mapy se zaznamenané surové obrazy fluorescence převedou na mapy koncentrace nebo teploty pomocí zpracování signálu.