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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur simultanen Messung von Feldern
einer Geschwindigkeit und eines Zustandsparameters in einem Messvolumen
einer Fluidströmung, umfassend die folgenden Schritte:
- – Beimpfen der Fluidströmung
mit lumineszierenden Partikeln, wobei die Partikel jeweils mit wenigstens
zwei Luminophoren belegt sind, deren spektrale Emissionseigenschaften
in unterschiedlicher Weise von dem Zustandsparameter abhängen,
- – Abbilden der Partikel auf einer Mehrzahl von ersten
Bildern, die gleichzeitig mittels einer Mehrzahl von Bilddetektoren
mit unterschiedlichen spektralen Detektionseigenschaften aufgenommenen
werden,
- – Abbilden der Partikel auf einer Mehrzahl von zweiten
Bildern, die mittels der Bilddetektoren zueinander gleichzeitig
und zu den ersten Bildern zeitlich versetzt aufgenommenen werden,
- – Berechnen eines Geschwindigkeitsfeldes auf Basis
von räumlichen Unterschieden zwischen den ersten und zweiten
Bildern,
- – Berechnen eines Zustandsparameterfeldes auf Basis
von spektralen Unterschieden zwischen gleichzeitig mittels unterschiedlicher
Bilddetektoren aufgenommenen Bildern.
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Stand der Technik
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Ein
derartiges Verfahren ist bekannt aus
JP 2004/163180 A . Diese
Druckschrift offenbart eine Erweiterung des allgemein als Particle-Imaging-Velocimetry
(PIV) bekannten Verfahrens zur Messung von Geschwindigkeitsfeldern
in Fluidströmungen.
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Bei
der PIV wird allgemein eine zu vermessende Strömung mit
einer großen Dichte an optisch detektierbaren Partikeln
beimpft. Zeitlich versetzt zueinander werden mittels eines Bilddetektors
zwei Bilder einer beleuchteten Schicht der Fluidströmung aufgenommen.
Die Bilder repräsentieren die flächige Projektion
der räumlichen Konstellation der Partikel in der beleuchteten
Strömungsschicht zu zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten.
Bekannt sind Varianten, die unterschiedlichen Konstellationen auf
zwei getrennten Bildern oder auf einer Überlagerung der beiden
Bilder abzubilden. Durch bekannte Algorithmen der Kreuzkorrelation
(im Fall separater Bilder) oder der Autokorrelation (im Fall der Überlagerung beider
Bilder) lässt sich mit Subpixel-Auflösung ein Verschiebungsfeld
der Partikel berechnen, aus welchem unter Hinzunahme der Information über
den zeitlichen Abstand der Aufnahmen ein Geschwindigkeitsfeld berechnet
werden kann.
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Das
in der oben genannten Druckschrift offenbarte Verfahren erweitert
die PIV-Messung um eine simultane Messung der Verteilung der Temperatur
sowie des Drucks in der Strömung.
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Hierzu
sind die Partikel mit unterschiedlichen Farbstoffen, nämlich
einer so genannten drucksensitiven Farbe und einer so genannten
temperatursensitiven Farbe belegt. Die drucksensitive Farbe ist
so auf den Partikeln aufgebracht, dass sie mit dem freien Sauerstoff
des Fluids Wechselwirken kann. Dabei kommt es zur Fluoreszenzlöschung
(Quenching), deren Ausmaß abhängig ist von der
Sauerstoffkonzentration. Die temperatursensitive Farbe ist so auf
den Partikeln aufgebracht, dass sie keine chemische Wechselwirkung
mit dem Fluid eingehen kann. Die spektralen Eigenschaften ihrer
Emission sind daher im Wesentlichen nur temperaturabhängig.
Die spektralen Eigenschaften der Emission der drucksensitiven Farbe
sind zusätzlich zur oben erläuterten Druckabhängigkeit
ebenfalls temperaturabhängig.
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Um
die Temperaturverteilung bzw. die Druckverteilung in der Strömung
zu messen, wird das von der beleuchteten Strömungsschicht
zu dem Bilddetektor fallende Licht hinter einer Abbildungsoptik
geteilt und auf mehrere Bilddetektoren verteilt, die jeweils mit
unterschiedlichen Detektionsfiltern ausgestattet sind. Auf diese
Weise entstehen simultan mehrere Bilder der beleuchteten Strömungsschicht unter
demselben Blickwinkel, jedoch unterschiedliche Spektralbereiche
des Emissionsspektrums repräsentierend. Bei korrekter Justage
der Apparatur entstehen somit mehrere geometrisch identische Bilder
mit – abhängig vom jeweils repräsentierten
Spektralbereich – unterschiedlichen Intensitäten,
d. h. Pixelwerten. Ist die Abhängigkeit der spektralen
Emissionseigenschaften der temperatursensitiven Farbe von der Temperatur
und der drucksensitiven Farbe von Temperatur und Druck bekannt und
sind weiter die Detektionsfilter der Bilddetektoren geeignet eingerichtet
(z. B. als Bandpassfilter um die jeweiligen Emissionsmaxima der
verwendeten Farbstoffe positioniert), lässt sich durch
Quotientenbildung der Pixelwerte der in den Bildern einander jeweils
entsprechenden Pixel die Temperatur und der Druck in jedem jeweils
von einem Pixel repräsentierten Teilvolumen der beleuchteten
Fluidschicht bestimmen. Es ergeben sich somit zusätzlich
zu dem mittels PIV erzeugten Geschwindigkeitsfeld ein Temperaturfeld und
ein Druckfeld der untersuchten Strömung.
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Nachteilig
bei dem bekannten Verfahren ist seine Beschränkung auf
die Messung zweidimensionaler Geschwindigkeits- bzw. Zustandsparameterfelder,
wobei in den Geschwindigkeitsfeldern nur zwei Geschwindigkeitskomponenten
(in der Beleuchtungsebene) erfasst werden.
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Die
herkömmliche PIV ist als sog. Stereo-PIV auch für
die Messung zweidimensionaler Felder mit allen drei Geschwindigkeitskomponenten
bekannt. Hierzu wird die beleuchtete Strömungsschicht mit mehreren,
räumlich verteilten Bilddetektoren unter unterschiedlichen
Blickwinkeln aufgenommen. Diese stereoskopischen Aufnahmen werden
zunächst wie einfache zweidimensionale Aufnahmen behandelt. Es
wird jeweils ein Geschwindigkeitsfeld mit zwei Geschwindigkeitskomponenten
ermittelt. Anschließend werden die ermittelten Geschwindigkeitsfelder
zur Berechnung der dritten Geschwindigkeitskomponente durch bekannte
stereoskopische Rekonstruktion miteinander kombiniert.
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Nachteilig
bei diesem Verfahren ist, dass es ebenfalls nicht für die
Erfassung dreidimensionaler Felder geeignet ist.
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Ein
bekanntes, auch für den dreidimensionales Fall anwendbares
Verfahren zur Geschwindigkeitsfeldmessung ist unter der Bezeichnung
particle-tracking-velocimetry (PTV) bekannt. Bei der PTV wird die
Fluidströmung mit einer wesentlich geringeren Dichte an
detektierbaren Partikeln beimpft, als dies bei der PIV der Fall
ist. Die Aufnahme der Teilchen im Messvolumen erfolgt im dreidimensionalen Fall
mittels mehrerer räumlich verteilter Bilddetektoren, die
das Messvolumen jeweils unter einem anderen Blickwinkel erfassen.
Dies erlaubt eine individuelle Identifizierung und räumliche
Positionsbestimmung der abgebildeten Partikel im Messvolumen, insbesondere
mittels Triangulation. Durch zwei oder mehr silcher Gruppen con
Aufnahmen, die zeitlich hintereinander erfolgen, kann das dreidimensionale Feld
aller drei Geschwindigkeitskomponenten ermittelt werden.
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Nachteilig
bei der dreidimensionalen PTV ist, dass sie nur Geschwindigkeitsinformationen,
nicht aber Informationen über die Verteilung interessierender
Zustandsparameter, wie z. B. Druck und/oder Temperatur liefern kann.
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Wollte
man das eingangs erläuterte, simultane Messverfahren für
Geschwindigkeits- und Zustandsparameterfelder durch Kombination
mit dem zuletzt geschilderten dreidimensionalen PTV-Verfahren auf
den dreidimensionalen Fall erweitern, würde dies eine Vervielfachung
der Bilddetektoren zur Erzielung der erforderlichen spektralen Auflösung
an jedem Detektorort bedeuten. Insbesondere wäre an jedem
Detektorort eine Batterie von pixelgenau zueinander justierten Einzeldetektoren
mit gemeinsamem optischem Eingang und unterschiedlichen spektralen
Detektionseigenschaften erforderlich. Dies würde zu einem
erheblichen Aufwand an Kosten und Justierarbeit führen.
Ein derartiges Verfahren wäre somit teuer und wenig robust.
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Zur
Messung eines Temperaturfeldes in einer Fluidströmung ist
das sog. LTC-(liquid crystal temperature) Verfahren bekannt, bei
dem die Strömung mit spezielle Flüssigkristalle
(liquid crystals) enthaltenden Teilchen beimpft wird. Das Reflexionsspektrum
der Flüssigkristalle ist temperaturabhängig. Beleuchtung
des Messvolumens mit Weißlicht und Detektion mit einer
Farbkamera führt zu einer farbcodierten Darstellung des
Temperaturfeldes. Das Verfahren ist allerdings recht ungenau und
die zwingend erforderliche Weißlichtbeleuchtung muss aus
mehreren Gründen, z. B. Dispersion, fehlende Reproduzierbarkeit
für Weißlichtquellen etc., als nachteilig angesehen
werden.
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Aufgabenstellung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsgemäße
Verfahren bei reduziertem Zusatzaufwand auf die Messung dreidimensionaler
Felder zu erweitern.
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Darlegung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Bilddetektoren räumlich
verteilt angeordnet sind und ein gemeinsames Strömungsvolumen
unter unterschiedlichen Blickwinkeln abbilden und dass durch Triangulation
Partikel, die auf mehreren gleichzeitig und unter verschiedenen Blickwinkeln
aufgenommenen Bildern abgebildet sind, individuell identifiziert
und ihre Positionen im Raum ermittelt werden.
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Die
Erfindung geht nicht den naheliegenden, oben erläuterten
Weg, zur Erweiterung des bekannten Verfahrens auf den dreidimensionalen
Fall einfach zusätzliche Detektorstationen unter neuen
Beobachtungswinkeln zu installieren, die jeweils über mehrere
Einzeldetektoren unterschiedlicher spektraler Detektionseigenschaften
verfügt. Vielmehr werden die vorhandenen Bilddetektoren
unterschiedlicher spektraler Detektionseigenschaften räumlich verteilt
angeordnet, sodass sie sich sowohl in ihren spektralen Detektionseigenschaften
als auch in ihrem Beobachtungswinkel unterscheiden. Simultan aufgenommene
Bilder repräsentieren somit sowohl unterschiedliche Spektralbereiche
des Partikel-Emissionsspektrums als auch unterschiedliche Beobachtungswinkel,
unter denen die Partikelkonstellation aufgenommen wurde. Dies erscheint
zunächst erstaunlich, da die gattungsbildende Druckschrift
die Notwendigkeit zweier geometrisch identischer Bilder zur Durchführung
einer ratiometrischen Berechnung lehrt.
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Die
vorliegende Erfindung vollzieht jedoch zusätzlich einen Übergang
von der PIV zur PTV, die aufgrund der individuellen Identifizierung
der abgebildeten Partikel auch eine individuelle Zuordnung von unter
unterschiedlichen Beobachtungswinkeln aufgenommenen Partikeln erlaubt.
Es ist daher vorgesehen, dass Partikel, die sich auf mehreren gleichzeitig und
unter verschiedenen Blickwinkeln aufgenommenen Bildern abgebildet
sind, individuell identifiziert werden. Dies erfolgt mittels Triangulation,
wobei gleichzeitig mit der individuellen Identifizierung der Partikel
ihre Positionen bestimmt werden. Die so identifizierten und positionsbestimmten
Partikel werden auf den einzelnen Bildern einander zugeordnet. Damit
können Pixelwerte, die in den unterschiedlichen Bildern
Intensitätsanteile desselben Partikels repräsentieren,
zur Durchführung einer ratiometrischen Berechnung zur Ermittlung
eines interessierenden Zustandsparameters verwendet werden.
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Im
Ergebnis stellt das erfindungsgemäße Verfahren
somit ein im Hinblick auf Kosten, Bedienbarkeit, Datenmenge und
Robustheit besonders vorteilhaftes, dreidimensionales, ratiometrisches PTV-Verfahren
dar.
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Die
Berechnung des Zustandsparameterfeldes erfolgt auf Basis einer Quotientenbildung
von Signalintensitäten in wenigstens zwei der gleichzeitig und
unter unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommenen Bilder, die unter
unterschiedlichen spektralen Detektionsbedingungen aufgenommen wurden,
sowie unter Berücksichtigung der ermittelten räumlichen
Partikelpositionen.
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Die
Quotientenbildung erfolgt dabei vorzugsweise einzeln für
eine Mehrzahl identifizierter Partikel, wobei bevorzugt jeder Quotientenbildung
ein die Lumineszenzintenisität des jeweiligen Partikels
repräsentierender Pixelwert jedes der berücksichtigten Bilder
zugrundegelegt wird. Man beachte hier, dass der Begriff des Pixelwertes
weit zu verstehen ist und auch einen Mittelwert oder Summationswert
mehrerer Einzel-Pixelwerte umfassen kann.
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Grundsätzlich
ist jeder mittels ratiometrischer Messungen erfassbare Zustandsparameter
einer Fluidströmung auf diese Weise messbar. Insbesondere
wird bevorzugt, dass der Zustandsparameter ein Druck, eine Konzentration
einer chemischen Substanz, ein ph-Wert oder eine Temperatur ist.
Je nach Komplexität der Farbstoffkombination und/oder der
Detektorkonstellation können auch mehrere dieser und/oder
andere Zustandsparameter gemessen werden. Ein wesentlicher Vorteil
der Erfindung ist es dabei, dass mit jedem zusätzlichen
Detektor eine größere räumliche Genauigkeit
der Messung und gleichzeitig ein zusätzlicher spektraler
Freiheitsgrad gewonnen werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung zur Illustration des bekannten Triangulationsverfahrens;
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2:
eine schematische Darstellung eines Aufbaus zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3:
eine schematische Darstellung beispielhafter Anregungs- und Emissions-
und Detektionsspektren;
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4 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1 zeigt
eine schematische Darstellung des an sich bekannten Triangulationsverfahrens,
wie es z. B. im Rahmen von dreidimensionalen PTV-Messungen einsetzbar
ist. In einem geeignet beleuchteten Messvolumen 10 bewegen
sich Partikel 12 mit der Strömung eines das Messvolumen
durchströmenden Fluids. Mittels einer Mehrzahl von in 1 nur
als Linsen angedeuteten Bilddetektoren 14a, 14b, 14c und 14d werden
Bilder 16a, 16b, 16c und 16d des
Messvolumens unter unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen. Jedes
Bild 16a, 16b, 16c, 16d stellt
somit eine zweidimensionale Projektion des Messvolumens dar. Die
jeweiligen Konstellationen der Partikel 12 auf den Bildern 16a, 16b, 16c und 16d unterscheiden
sich entsprechend. Insbesondere unterscheiden sich die Winkel, die
eine Sichtlinie 18a, 18b, 18c bzw. 18d zwischen
dem Detektor 14a, 14b, 14c bzw. 14d und
einem ausgewählten Partikel 12x zu einer beliebigen
Referenzlinie, z. B. der Hauptströmungsrichtung, einnimmt.
Diese Winkelunterschiede manifestieren sich in unterschiedlichen
Abbildungsorten des ausgewählten Partikels 12x auf
den Bildern 16a, 16b, 16c und 16d.
Kenntnis der (relativen) Ausrichtung der Detektoren 14a, 14b, 14c und 14d erlaubt
somit eine individuelle Identifizierung der Partikel und die Bestimmung
ihrer räumlichen Position im Messvolumen.
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Zur
Durchführung eines solchen Triangulationverfahrens sind
wenigstens zwei Bilddetektoren 14a, 14b erforderlich.
Eine größere Anzahl von Detektoren – in 1 als
Detektoren 14c und 14d gestrichelt dargestellt – verringert
die Unsicherheit des Verfahrens und erlaubt die Verwendung einer
größeren Partikeldichte im Messvolumen.
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2 zeigt
einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeigneten Aufbau 20. Die Vorrichtung 20 umfasst
eine Strömungsanordnung 22, die beispielsweise
ein Strömungskanal oder Teil einer freien Strömung
sein kann. Ein Messvolumen 10 ergibt sich aus den überlappenden
Blickfeldern zweier räumlich versetzt zueinander angeordneter
Detektoren 14a, 14b. Das Messvolumen 10 wird
von einer Lichtquelle 24 beleuchtet. Die Lichtquelle 24 kann
beispielsweise ein Laser mit einer geeigneten Strahlformungsoptik
sein. Die Strömung 22 ist mit Partikeln 12 beimpft,
die sich mit der Strömung mitbewegen und insbesondere die
lokalen Strömungsgeschwindigkeiten anzeigen, wie durch
die Pfeile an den Partikeln 12 symbolisiert. Die Partikel 12 können
z. B. Kunststoff- oder Glaspartikel sein und werden bevorzugt in
Abstimmung auf die Dichte des Fluids ausgewählt. Bewährt
haben sich z. B. in Wasser Polystyren- oder Polyethylenpartikel,
von denen insbesondere letztere eine Dichte vergleichbar der Dichte
von Wasser aufweisen. Auch hohle Partikel, deren Inneres mit einer
Flüssigkeit oder einem Gas zur Dichteanpassung gefüllt
ist, können verwendet werden.
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Die
Partikel 12 sind mit mindestens zwei unterschiedlichen
Lumineszenzfarbstoffen belegt. Die Belegung kann beispielsweise
durch Auftragen auf die Oberfläche, Einarbeiten von Luminophoren
in die Matrix des Partikelkörpers oder Befüllen
eines Hohlraums der Partikel mit dem Farbstoff erfolgen. Auch Kombinationen
dieser Techniken zur Belegung der Partikel mit zwei unterschiedlichen
Farbstoffen ist möglich. Beispielsweise können
die Fluoreszenzfarbstoffe Rhodamin und Fluorescein oder Nilblau
und Rhodamin 6G verwendet werden. Je nach Anwendungsfall
sind auch andere Farbstoffe oder Kombinationen von mehr als zwei
Farbstoffen möglich. Die Farbstoffpaarungen werden in Abhängigkeit
von dem oder den zu bestimmenden Zustandsparametern der Fluidströmung 12 ausgewählt.
Wesentlich dabei ist, dass die Farbstoffe voneinander trennbare
Emissionsspektren aufweisen, deren Spektraleigenschaften in unterschiedlicher
Weise von dem oder den zu bestimmenden Zustandsparametern abhängen.
Beispielsweise kann ein Druck- oder ph-sensitiver Farbstoff in Kombination
mit einem nicht druck- bzw. ph-sensitiven Farbstoff verwendet werden.
Auch ist es möglich, die Partikel so mit den Farbstoffen
zu belegen, dass ein Indikatorfarbstoff dem zu messenden Zustandsparameter
ausgesetzt ist, während ein anderer, als Referenzfarbstoff
dienender Farbstoff den interessierenden Zustandsparameter nicht ”spürt”. Dies
kann beispielsweise bei Hohlpartikeln dadurch erfolgen, dass der
Indikatorfarbstoff außen auf den Partikel aufgetragen ist
und so mit dem Fluid in Kontakt kommt, während der Referenzfarbstoff
in das Innere des Hohlpartikels eingefüllt ist und so von
dem Fluid abgeschirmt ist.
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Die
Lichtquelle 24 ist so zu wählen, dass beide Farbstoffe
zu Lumineszenz angeregt werden. Die Anregungswellenlängen
der verwendeten Farbstoffe sind typischerweise bekannt. Vorzugsweise
wird eine Anregungswellenlänge gewählt, die gut
von jedem der Emissionsspektren der verwendeten Farbstoffe trennbar
ist. In 2 ist schematisch ein Spektrum 30 dargestellt,
das ein Anregungssprektrum 32 und resultierende Emissionsspektren 32 und 34,
die jeweils einem der Farbstoffe zuzuordnen sind, dargestellt. Bei
geeigneter Wahl der Farbstoffe sind die Abhängigkeiten
der Einzelspektren 34 und 36 von dem zu messenden
Zustandsparameter bekannt, sodass eine Quotientenbildung oder allgemeiner
eine ratiometrische Messung der Einzelspektren 34, 36 eine Aussage über
den Wert des Zustandsparameters am Ort des jeweiligen Partikels 18 zulässt.
Hierzu sind den Bilddetektoren 14a, 14b jeweils
geeignete Detektionsfilter 26a, 26b vorgeschaltet,
die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Bandpassfilter
um die Maxima der Emissionsspektren 34, 36 der
Farbstoffe eingestellt sind. Der Vorteil der Quotientenbildung im
Vergleich zu der Aufnahme nur eines von dem zu messenden Zustandsparameter
abhängigen Spektrums liegt in der Tatsache, dass der Quotient unabhängig
von der absoluten Beleuchtungsstärke und anderen optischen
Faktoren ist, da beide Spektren 34, 36 gleichermaßen
verstärkt oder abgeschwächt werden.
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Das
Messvolumen 10 wird mittels der Bilddetektoren 14a und 14b beobachtet. 2 zeigt
der Übersichtlichkeit halber den Fall, dass nur zwei Bilddetektoren
Einsatz finden. Es kann jedoch grundsätzlich eine beliebige,
größere Anzahl von Detektoren verwendet werden.
Wie erwähnt, erfolgt die Aufnahme durch jeweils einen der
Detektionsfilter 26a, 26b, um die Einzelspektren 34, 36 der
einzelnen Farbstoffe gesondert zu beobachten.
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4 zeigt
schematisch die Zusammenhänge des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Die Detektoren 14a, 14b betrachten
das Messvolumen 10 unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln,
sodass sich auf den erzeugten, zweidimensionalen Bildern 16a,
b unterschiedliche Konstellationen der abgebildeten Partikel 12 ergeben.
Zusätzlich unterscheiden sich die Bilder 16a und 16b aufgrund
der unterschiedlichen Detektionsfilter auch spektral. Dies ist in 4 durch
die volle bzw. hohle Darstellung der Partikel 12 angedeutet.
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Zu
unterschiedlichen Zeitpunkten t1 und t2 wird jeweils ein Bilderpaar 16a, 16b aufgenommen. Aus
jedem Bilderpaar 16a, 16b wird mittels des oben erläuterten
Triangulationsverfahrens eine dreidimensionale Rekonstruktion 10' des
Messvolumens, d. h. der Positionen der darin enthaltenen Partikel 12 berechnet.
Dabei ergibt sich auch eine individuelle Identifizierung der Partikel 12.
Die Positionen desselben Partikels in zwei die unterschiedlichen
Zeitpunkte t1 und t2 repräsentierenden, dreidimensionalen
Rekonstruktionen 10' des Messvolumens können somit
einander zugeordnet werden. Vergleich dieser Rekonstruktionen, z.
B. durch Bildung von Differenzquotienten der Positionsdifferenz
der einzelnen Partikel durch die zeitliche Differenz t2–t1,
ergibt ein dreidimensionales Geschwindigkeitsfeld 40.
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Die
im Rahmen der Triangulation gewonnene Information zu individuellen
Identifikation der Partikel 12 erlaubt es, die spektral
unterschiedlichen Intensitätssignale in den zugrunde liegenden
Bildern 16a und 16b den einzelnen, identifizierten
Partikeln 12 zuzuordnen. Somit kann für jedes
Partikel 12 eine ratiometrische Bestimmung, in 4 als ”Q” dargestellt,
des am Ort dieses Partikels 12 herrschenden Zustandsparameters
erfolgen. Kombination mit der ebenfalls aus der Triangulation gewonnenen
Positionsinformation jedes Partikels 12 erlaubt die Erstellung
eines dreidimensionalen Zustandsparameterfeldes 50.
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Bei
der Darstellung von 4 wird das Zustandsparameterfeld 50 auf
Basis der zum Zeitpunkt t2 aufgenommenen Bilder 16a, 16b berechnet. Selbstverständlich
kann es jedoch alternativ oder zusätzlich aus den zum Zeitpunkt
t1 aufgenommenen Bildern ermittelt werden. Im Fall, der Ermittlung
je eines dreidimensionalen Zustandsparameterfeldes 50 aus
de zu den Zeitpunkten t1 und t2 aufgenommenen Bildern 16a, 16b erlaubt
ein Vergleich dieser Zustandsparameterfelder z. B. eine Messung
der zeitlichen Entwicklung des Zustandsparameters oder, bei postulierter
Stationarität des Feldes, eine Abschätzung des
Messfehlers.
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Natürlich
stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den
Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen
Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten
anhand gegeben. Insbesondere kann die Anzahl der Detektoren die
Anzahl der Zeitpunkte, zu denen simultane Bilder der Detektoren
unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln aufgenommen werden und
die verwendeten Algorithmen dem einzelnen Spezialfall angepasst
werden. Auch die Wahl und Paarungen der Farbstoffe sind vom Fachmann
im Einzelfall in Abhängigkeit von der speziellen experimentellen
Interessenlage zu wählen.
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- 10
- Messvolumen
- 10
- Rekonstruktion
von 10
- 12
- Partikel
- 12x
- ausgewähltes
Partikel
- 14a–d
- Detektor
- 16a–d
- Bild
- 18a–d
- Sichtlinie
- 20
- Messvorrichtung
- 22
- Strömung
- 24
- Lichtquelle
- 26a,
b
- Detektionsfilter
- 30
- Spektrum
- 32
- Anregungsspektrum
- 34
- erstes
Emissionsspektrum
- 36
- zweites
Emissionsspektrum
- 40
- Geschwindigkeitsfeld
- 50
- Zustandsparameterfeld
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004/163180
A [0002]