En dynamique des fluides, la PIV est reconnue comme une technique de mesure d’une excellente précision. Les fondamentaux sous-jacents reposent sur une synchronisation précise des pulses du laser pour illuminer 2 images consécutives.

Les lasers PIV typiques montrent une déviation par rapport au comportement attendu, particulièrement lorsqu’ils sont utilisés pendant une longue période de temps. Les processus naturels de vieillissement des mécanismes du module de pompage optique peuvent induire une variation dans le temps des pulses lumineux, qui sont générés après une paire de pulses électriques, les signaux de Q-switch. En temps normal, on suppose que les 2 pulses du laser sont espacés d’un intervalle de temps dt identique à l’intervalle entre ces 2 signaux électriques.

Correction automatique de la synchronisation d’un laser PIV
Des vérifications effectuées par LaVision ont montré que l’hypothèse du dt identique n’est pas vérifiée pour tous les points de fonctionnement. Les erreurs typiques pour un laser Nd :YAG peuvent aller jusqu’à 50 ns. Pour des systèmes haute cadence utilisant des lasers solides pompés par diode (DPSS) Nd:YLF/Nd:YAG, l’erreur peut atteindre jusqu’à 1000 ns, ce qui implique un décalage systématique significatif dans les résultats de PIV.

Automatically corrected optical dt.

Ces erreurs sont éliminées en utilisant le "Laser Timing Stabilizer". Cet appareil crée une boucle sur les lignes de déclenchement électrique et mesure le délai optique correspondant. L’électronique à l’intérieur compare l’intervalle entre les 2 signaux de Q-switch entrants, mesure les 2 pulses lumineux et corrige automatiquement tout décalage systématique, de l’ordre de la nanoseconde.

Add-On périphérique
Le stabilisateur temporel laser est un appareil complémentaire simple, utilisable tel quel, pour court-circuiter les erreurs temporelles des lasers PIV. Il permet la détermination précise du dt (c’est-à-dire l’intervalle de temps entre les 2 pulses d’un laser PIV) pour tout type de laser, pour tous les types de fonctionnement, sans modifier la qualité du faisceau.

Laser Timing Stabilizer with ultra-fast photo-diode and fiber coupling.

Une fibre optique permet le couplage direct entre stabilisateur laser et la sortie du laser. Tout autre emplacement dans le dispositif expérimental où l’intensité du laser est suffisamment forte permet de collecter l’information également. La fibre optique amène la lumière diffusée jusqu’aux électroniques du stabilisateur temporel laser, où une photodiode ultra-rapide mesure le temps de séparation réel entre les pulses.

Le stabilisateur temporel laser est simplement inséré dans les lignes de déclenchement entre la source externe (par exemple le PTU de LaVision) et l’entrée de déclenchement du laser. Il n’y a pas besoin d’utiliser un contrôle par logiciel, puisque l’électronique du boitier détecte automatiquement les écarts temporels et corrigent l’opération du laser en temps réel pendant que le laser fonctionne.

Augmenter la précision de la PIV, réduire l’incertitude
Le stabilisateur temporel laser permet de déclencher les lasers si précisément qu’il minimise ainsi les erreurs de synchronisation dans les mesures de PIV. En conséquence, on obtient une réduction de l’incertitude de PIV puisque une synchronisation précise est l'un des deux éléments essentiels de la technique PIV, avec le déplacement des particules.

En combinaison avec nos algorithmes avancés de Stéréo PIV et Tomo-PIV, le stabilisateur temporel laser marque une nouvelle étape pour LaVision dans sa capacité à fournir le système de mesure le plus performant en dynamique des fluides.