该技术从20世纪70年代末，在传统流动显示技术的基础上，利用图像处理技术发展起来，突破了单点测量的局限，可获得流场中一个截面上多点的二维或三维速度分布，同时可提供时平均速度、脉动速度及应变率和流场空间结构等丰富的流动信息，具有较高的测量精度。

在流场中布撒具有良好流动跟随性的示踪粒子，并用脉冲激光片光光源入射到所测流动区域中，通过连续两次或多次曝光，粒子的图像被记录在底片或CCD相机上。采用光学杨氏条纹法、自相关法或互相关法，逐窗口处理所记录的图像，获得流场中速度的分布，并可通过计算和图像显示出丰富的流场信息如速度矢量图、速度分量图、流线图、涡量分布图等。

通常由成像系统、同步控制系统和图像处理系统三部分组成，如图所示。①成像系统。由双脉冲激光片光光源、透镜和照相机构成，用于照射动态微粒场的片光源由脉冲激光通过透镜形成，拍摄粒子场图像的相机垂直于片光。曝光脉冲要尽可能的短，片光要尽可能薄（l毫米以下）。②同步控制系统。整个PIV系统的控制中心，用于图像的捕捉和激光脉冲的秩序控制、脉冲间隔帧数量和实现外部触发等。③图像处理系统。用于从两次曝光的粒子图像中提取出速度场。将粒子图像分成若干查问区（查问区内的粒子位移一般不超过查问区尺寸的1/4，平面位移要大于两倍粒子图像直径），利用杨氏条纹法、自相关法或互相关法逐个处理查问区，得到粒子的移动速度，进而获得速度场的分布。

PIV系统组成

除要满足一般要求（无毒、无腐蚀、无磨蚀、化学性质稳定、清洁等）外，还要具有良好的流动跟随性和散射性以及查问区内有足够多的粒子等要求。要使粒子的流动跟随性好，粒子的密度应尽量等于流体的密度，粒子的直径要在保证散射光强的条件下尽可能小，一般为微米量级。散射信号强度除了受激光功率的影响外，不同粒子材料的折射指数对信号质量的影响很大，通常选用相对折射系数高的材料做散射粒子，且粒子表面越光亮，散射信号质量越好。常用的示踪粒子有聚苯乙烯、铝、镁、二氧化钦、玻璃球等。

①粒子图像测速技术因记录设备不同分为胶片记录（FPIV）和数字相机记录（DPIV）。随着数字相机时空分辨力的提高，DPIV已成为应用的主流。②按示踪粒子浓度分。如果流动测量区域中的粒子浓度很高，实际记录在底片上的不是粒子图像而是粒子群的散斑图像及其散斑图像的位移，称为激光散斑测速（LSV）技术；如果流场中的粒子浓度中等，一般在分辨容积内大约4～10对粒子，实际不是采用确定单个粒子速度的方法，而是确定在该最小分辨容积内所有粒子的统计平均速度的方法，则称为粒子图像测速（PIV）技术；如果流场中的粒子浓度很稀，在确定粒子位移时常常采用单个粒子的识别和跟踪的方法，一个一个确定粒子的速度，称为粒子跟踪测速（PTV）技术。

实际流场往往存在三维流动结构，需要采用三维粒子图像测速（PIV）技术对其进行测量。按照三维速度信息获取方法的不同，三维PIV技术又分为双目PIV、层析PIV和全息PIV等。其中，商业化应用最广泛的是双目PIV，即采用具有一定厚度的激光片光照明待测区域，采用两台相机从不同角度对该区域进行成像，基于双目视觉原理，通过双目匹配获得片光厚度方向的速度分量。这种方法是典型的2D3C PIV技术，实际上获得的是2D平面空间的三维速度，一般通过空间扫描以获得3D空间的速度信息，因此只能适用于稳态流动的三维测量。层析PIV可视为双目PIV在3D空间上的拓展，即使用更厚的激光片光（一般厚度达到视场长度或宽度的1/4以上）或体光源照明待测区域，采用两台以上（一般为四台）相机从不同角度对待测区域进行成像，采用层析重构算法（计算机断层扫描技术中常用的一种算法）对三维体空间中的光强分布进行重构，再通过三维互相关算法获得体空间中各点的三维速度，是具有代表性的3D3C PIV技术。全息PIV，尤其是数字全息PIV，是非常具有发展潜力的非定常三维流场测量技术之一，它基于全息成像原理，采用图像传感器件将物光波和参考光波的干涉条纹记录下来，即将干涉条纹数字化，再通过计算机实现全息图像再现，从而获得多相流场或颗粒场的三维光强分布。