JP2008082735A - Image measuring method of unsteady pressure field by pressure-sensitive paint - Google Patents

Image measuring method of unsteady pressure field by pressure-sensitive paint Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a procedure for performing image measurement of a distribution of a fluctuating pressure on a field wherein its fluctuating component has a component spread over a wide region, which is a periodical unsteady pressure fluctuating field, and a procedure of measuring a distribution of a fluctuating pressure component even in the case of a minute pressure field having little pressure fluctuation. <P>SOLUTION: In this image measuring method of an unsteady pressure field by a pressure-sensitive paint, which is used for image measurement using the pressure-sensitive paint or a pressure-sensitive coating, the distribution of the pressure fluctuating component in a frequency dimension in light emission data is made into a picture and displayed based on the acquired light emission data from the pressure-sensitive paint or the pressure-sensitive coating. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、感圧塗料または感圧コーティング(これらをPSPと総称する。)を使った圧力分布の画像計測であって、現象が周期的非定常であるとみなせるものを対象とし、その非定常圧力変動成分が物体表面上でどのような周波数成分でどのように分布しているかを微小圧力レベルまで計測し画像化する技術である。周波数帯毎に非定常成分の振幅やパワー、位相などの物体表面上分布を計測する。
適用先としては、航空宇宙機・鉄道・自動車などの輸送機械、空調機・ファンなど流体機械など広い分野にわたる。物体表面に存在する非定常場の挙動を把握し、機械の設計や効率改善などを図る目的で用いることができる技術である。
また、本手法は周期的非定常場の計測であるが、本手法によって計測される非定常圧力場の情報は空力騒音のうちの二重極音と密接に相関する状態量であるため、この空力騒音分野にも有効に適用可能である。
The present invention is an image measurement of pressure distribution using pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating (these are collectively referred to as PSP), and the phenomenon can be regarded as a periodic unsteady state. This is a technique for measuring and imaging up to a minute pressure level how and at what frequency component the pressure fluctuation component is distributed on the object surface. The distribution on the object surface such as the amplitude, power, and phase of the unsteady component is measured for each frequency band.
Applicable to a wide range of applications, such as transport machinery such as aerospace machines, railways and automobiles, and fluid machinery such as air conditioners and fans. This is a technique that can be used for the purpose of grasping the behavior of the unsteady field existing on the surface of the object, and designing the machine and improving the efficiency.
Although this method measures periodic unsteady fields, the information of unsteady pressure fields measured by this method is a state quantity closely correlated with the dipolar sound of aerodynamic noise. It can be effectively applied to the aerodynamic noise field.

kHzオーダーの応答性も実現可能である陽極酸化皮膜感圧コーティングや粒子とポリマーを混合し応答性を向上させたpolymer/ceramic PSPやシリカゲル微粒子を粘着テープに固定したTLC PSPなどの高速応答型感圧塗料を用いた非定常感圧塗料計測がこれまでに行われている。高速応答型感圧コーティングを用いた非特許文献1、非特許文献2では、高速応答型感圧コーティングを模型にコーティングし、これからの発光を高速カメラによって複数枚の画像として計測し、このデータを一般的な感圧塗料のデータ処理法であるStern-Volmer式;
あるいはこの高次表現である経験式に基づき、未知の圧力場である計測画像I(wind-on画像)と既知圧力場の計測画像Iref(reference画像、あるいはwind-off画像)を用いて圧力分布を算出し、これを時間方向の画像枚数分だけ繰り返し、得られた圧力分布画像群を時間軸に対して並べ、ビデオ画像あるいは各時間に対応する画像群として結果を表示している。しかしこれらの計測ではカメラ計測画像を個々に圧力に変換しており、各画像は取得レートが1kHzで各フレームの露光時間が1ms程度と非常に小さく、感圧塗料からの発光が蛍光や燐光といった弱い光であることと相まって計測シグナルに対するショットノイズなどのノイズ成分のS/N比が大きい。結果として、得られた個々の画像上での有意な圧力分解能はkPa以上のオーダーになっており、100Paオーダーや更に小さい圧力変動成分はノイズに埋もれ検出することができない。また処理結果の画像群は時間軸に対する圧力分布の変化として表示される。圧力変動が各部位においてどのような周波数成分を持つのか周波数領域での挙動は提示されておらず、物体上のどの部分で変動成分の大小があるかは時間軸データからの視覚的な定性的判断に依ることとなる。非特許文献1や非特許文献2では、比較用圧力センサ周辺の4点での周波数領域での感圧塗料データの解析が行われているが、これは感圧塗料の時間応答性を評価する目的で行われたものであり、物体表面上での周波数次元での非定常現象の分布の把握を目的としたものではない。
High-speed response feeling such as pressure-sensitive coating with anodized film that can achieve response in the order of kHz, polymer / ceramic PSP with improved responsiveness by mixing particles and polymer, and TLC PSP with silica gel particles fixed to adhesive tape Up to now, unsteady pressure-sensitive paint measurement using pressure paint has been carried out. In Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 using a high-speed response type pressure-sensitive coating, a high-speed response type pressure-sensitive coating is coated on a model, and light emission from this is measured as a plurality of images by a high-speed camera. Stern-Volmer formula, which is a general data processing method for pressure sensitive paints;
Alternatively, based on this higher-order empirical expression, the pressure is measured using the measurement image I (wind-on image) which is an unknown pressure field and the measurement image I ref (reference image or wind-off image) of the known pressure field. The distribution is calculated, this is repeated for the number of images in the time direction, and the obtained pressure distribution image group is arranged with respect to the time axis, and the result is displayed as a video image or an image group corresponding to each time. However, in these measurements, the camera measurement images are individually converted to pressure, and each image has an acquisition rate of 1 kHz and the exposure time of each frame is very small, about 1 ms, and the light emitted from the pressure-sensitive paint is fluorescent or phosphorescent. Coupled with the weak light, the S / N ratio of noise components such as shot noise to the measurement signal is large. As a result, the significant pressure resolution on the obtained individual images is on the order of kPa or higher, and pressure fluctuation components of the order of 100 Pa or smaller are buried in noise and cannot be detected. In addition, the processing result image group is displayed as a change in pressure distribution with respect to the time axis. What frequency component the pressure fluctuation has in each part is not shown in the frequency domain, and the part on the object where the fluctuation component is big or small is visually qualitative from time axis data It depends on judgment. In Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, analysis of pressure-sensitive paint data in the frequency domain at four points around the pressure sensor for comparison is performed. This evaluates the time response of the pressure-sensitive paint. This is done for the purpose, not for the purpose of grasping the distribution of the unsteady phenomenon in the frequency dimension on the object surface.

非特許文献3、非特許文献4でも、高速応答型感圧塗料を用いた非定常場の計測が行われているが、ここでの方法は時間的に連続な画像取得装置を用いるのではなく、現象の周期性を用いて基準センサからの信号などの特定の情報にフェーズロックし、パルスLEDを用いて十分に小さい露光位相で積算を用いつつ画像を取得する手法である。非特許文献3では周波数分離性の非常に良い場を使い、高速応答型感圧塗料の応答性を評価することを主目的とし、非特許文献4ではさらに小さな圧力変動場に対して用いられているものである。この方法では単一の周波数成分を持ちフェーズロックが適用できる場合には有効な非定常圧力変動計測手法であるが、一般的な流れ場の特徴である周期的ではあるが多数の周波数成分が混在した場を対象とした場合にはフェーズロックを行うことが非常に難しくなるため、一般的な流れ場の計測には大きな困難が伴う。また対象としている場が単一周波数の場であるため、1つの周波数にフェーズロックした変動圧力分布が提示されているのみであり、場が周波数方向にどのような成分を持っているかを知るという点に関しては考慮されていない。非特許文献3や非特許文献4においても感圧塗料塗装部位の1点だけにレーザを照射し、これをPMTを用いて計測することによって周波数領域での圧力変動を計測している例が示されているが、これも非特許文献1や非特許文献2と同様に感圧塗料の時間応答性を評価する目的で行われたものであり、物体表面上での非定常現象の分布の把握を目的としたものではない。
また、変動成分が単一周波数であれば既にフェーズロックなどの方法を用いて変動成分を画像計測する方法が提案されているが、現象に対して制約を設けず、一般的な複雑かつ広帯域の周波数成分を持つ圧力場の変動圧力成分の分布を画像計測する技術はない。
特開2006−10517号公報 「温度依存性補正を加えた感圧塗料のin-situ 計測手法とその装置」 平成18年1月12日公開 特開2006−64600号公報 「A-priori/In-situ Hybrid 感圧塗料データ処理手法」平成18年3月9日公開 亀田正治,田部井孝聡,半谷智弘,川上崇穂,中北和之,坂上博隆,浅井圭介「陽極酸化アルミニウム感圧コーティングによる非定常流中物体表面圧力場の画像計測」日本機械学会論文集B編,Vo1.71,No.710(2005年)pp.2486〜2493 M.Kameda, T.Tabei, K.Nakakita, H.Sakaue and K.Asai, "Image measurements of unsteady pressure fluctuation by a pressure sensitive coating on porous anodized aluminium," Meas.Sci,Technol.16(2005)pp.2517-2524 James W.Gregory, Hirotaka Sakaue and John P.Sullivan, "Fluidic Oscillator as a Dynamic Calibration Too1," AIAA2002-2701, 2002. James W.Gregory, John P.Sullivan, Sameh S. Wanis and Narayanan M.Komerath, "Pressure-sensitive paintas a distributed optical microphone array," J.Acoustical Society of America, Vol.119, No.1, January 2006, pp.251-261.
Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 also measure unsteady fields using a high-speed response pressure-sensitive paint, but this method does not use a temporally continuous image acquisition device. In this method, the phase of the phenomenon is phase-locked to specific information such as a signal from a reference sensor, and an image is acquired using integration with a sufficiently small exposure phase using a pulse LED. Non-patent document 3 uses a field with very good frequency separation, and the main purpose is to evaluate the response of a high-speed response pressure-sensitive paint. Non-patent document 4 is used for a smaller pressure fluctuation field. It is what. This method is an unsteady pressure fluctuation measurement method that has a single frequency component and can be applied to phase lock. However, it is a periodic flow characteristic that is a general characteristic of flow fields, but many frequency components are mixed. Since it is very difficult to perform phase locking when the target field is targeted, it is very difficult to measure a general flow field. In addition, since the target field is a single frequency field, only the fluctuating pressure distribution phase-locked to one frequency is presented, and what the field has in the frequency direction is known. The point is not considered. Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 also show examples in which pressure fluctuations in the frequency domain are measured by irradiating only one point of the pressure-sensitive paint application site with laser and measuring this using PMT. However, as with Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, this was done for the purpose of evaluating the time response of pressure-sensitive paints, and grasping the distribution of unsteady phenomena on the object surface It is not intended for.
In addition, if the fluctuation component has a single frequency, a method for measuring the fluctuation component image using a method such as phase lock has already been proposed. There is no technique for image measurement of the distribution of fluctuating pressure components in a pressure field having frequency components.
Japanese Patent Laid-Open No. 2006-10517 “In-situ Measurement Method and Apparatus for Pressure-Sensitive Paint with Temperature Dependence Correction” Published on January 12, 2006 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-64600 “A-priori / In-situ Hybrid Pressure Sensitive Paint Data Processing Technique” published on March 9, 2006 Shoji Kameda, Takahiro Tabe, Tomohiro Hanya, Takaho Kawakami, Kazuyuki Nakakita, Hirotaka Sakagami, Yusuke Asai "Image Measurement of Surface Pressure Field in Unsteady Flow Using Anodized Aluminum Pressure Sensitive Coating" Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers B Volume, Vo1.71, No.710 (2005) pp.2486-2493 M. Kameda, T. Tabei, K. Nakakita, H. Sakaue and K. Asai, "Image measurements of unsteady pressure fluctuation by a pressure sensitive coating on porous anodized aluminum," Meas. Sci, Technol. 16 (2005) pp. 2517-2524 James W. Gregory, Hirotaka Sakaue and John P. Sullivan, "Fluidic Oscillator as a Dynamic Calibration Too1," AIAA2002-2701, 2002. James W. Gregory, John P. Sullivan, Sameh S. Wanis and Narayanan M. Komerath, "Pressure-sensitive paintas a distributed optical microphone array," J. Acoustical Society of America, Vol.119, No.1, January 2006, pp.251-261.

本発明は、周期的な非定常圧力変動場であって、その変動成分が広帯域にわたる成分を持っている場の変動圧力の分布を画像計測する手法を提示すること、具体的には周期的非定常変動場において、その変動成分だけに着目し、統計処理を施して得られる振幅、パワー、エネルギーなどと位相、位相速度について周波数毎のマッピングデータとして画像表示することを課題とする。更には、多数枚の画像を統計的に処理することにより、個々の画像として扱う場合よりも圧力分解能の高い計測を行うことが可能となる手法、すなわち圧力変動が小さい微小圧力場であっても変動圧力成分の分布が計測できるような手法を提示することも課題である。   The present invention provides a method for image measurement of a distribution of fluctuating pressures in a field that is a periodic unsteady pressure fluctuation field, the fluctuation component of which has a component over a wide band. In a steady fluctuation field, it is an object to display an image as mapping data for each frequency with respect to amplitude, power, energy, phase, and phase velocity obtained by performing statistical processing while paying attention to only the fluctuation component. Furthermore, by statistically processing a large number of images, it is possible to perform measurement with higher pressure resolution than when handling as individual images, that is, even in a minute pressure field with small pressure fluctuations. It is also an issue to present a method that can measure the distribution of the fluctuating pressure component.

本発明の感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法は、感圧塗料あるいは感圧コーティングを用いた画像計測であって、取得された感圧塗料あるいは感圧コーティングからの発光データを基にして、該発光データにおける周波数次元での圧力変動成分の分布を画像化して表示するようにした。
具体的には、画像取得装置によって得られた感圧塗料あるいは感圧コーティングからの発光データである複数枚の時系列画像を、画像上の2次元の軸と時間軸から成る一連の3次元データとして扱い、周波数解析または時間周波数解析によって非定常変動圧力に関わる状態量を得るようにした。
また、時系列画像群に対して加える周波数解析または時間周波数解析として、FFT、DFT、ウェーブレット、短時間フーリエ変換のいずれかを採用すると共に、その結果からそれぞれの周波数成分に対応する振幅分布、パワー分布、振幅スペクトル密度分布、パワースペクトル密度、基準点からの位相差分布、同種成分の相関領域の分布のいずれかを得るようにした。
また、時系列画像群に対して加える周波数解析または時間周波数解析として、FFT、DFT、ウェーブレット、短時間フーリエ変換のいずれかを採用すると共に、その複数回にわたるデータ処理結果を積算することで平均化によるノイズ低減を行い、計測可能な最小変動圧力レベルを向上させるようにした。
The method for measuring an image of an unsteady pressure field using a pressure-sensitive paint according to the present invention is an image measurement using a pressure-sensitive paint or a pressure-sensitive coating, and is based on light emission data obtained from the pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating. Thus, the distribution of the pressure fluctuation component in the frequency dimension in the emission data is imaged and displayed.
Specifically, a plurality of time-series images, which are light emission data from a pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating obtained by an image acquisition device, are converted into a series of three-dimensional data consisting of a two-dimensional axis and a time axis on the image. The state quantity related to the unsteady fluctuating pressure is obtained by frequency analysis or time frequency analysis.
In addition, as the frequency analysis or time frequency analysis applied to the time series image group, either FFT, DFT, wavelet, or short-time Fourier transform is adopted, and the amplitude distribution and power corresponding to each frequency component are determined from the result. Any one of distribution, amplitude spectral density distribution, power spectral density, phase difference distribution from the reference point, and correlation region distribution of the same component is obtained.
In addition, as frequency analysis or time frequency analysis to be applied to time series images, either FFT, DFT, wavelet, or short-time Fourier transform is used, and averaging is performed by integrating the data processing results over multiple times. Reduced noise by improving the minimum fluctuating pressure level that can be measured.

また、本発明の感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法は、周波数成分に対応する振幅分布、パワー分布、振幅スペクトル密度分布、パワースペクトル密度、基準点からの位相差分布、同種成分の相関領域の分布の計測結果の表示が、周波数毎、あるいは任意の周波数幅を持つ周波数帯毎、あるいは1オクターブ・1/3オクターブ・1/8オクターブ・1/12オクターブなど各種の周波数帯表示方法であって、その各画像あるいはビデオの1フレームにパワースペクトル・振幅スペクトル・エネルギスペクトルなどの強度分布や、位相分布・位相速度分布などの状態量を画像として表示するようにした。
また、本発明の感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法で用いられる感圧塗料あるいは感圧コーティングは、ポルフィリン系、遷移金属錯体、多環式芳香族化合物、希土類錯体、フタロシアニン系のいずれかの感圧色素を含むものとした。
In addition, the method for measuring an image of an unsteady pressure field using the pressure-sensitive paint according to the present invention includes an amplitude distribution corresponding to a frequency component, a power distribution, an amplitude spectral density distribution, a power spectral density, a phase difference distribution from a reference point, Correlation region distribution measurement results are displayed for each frequency, for each frequency band with an arbitrary frequency width, or for various frequency band display methods such as 1 octave, 1/3 octave, 1/8 octave, 1/12 octave, etc. The intensity distribution such as the power spectrum, the amplitude spectrum, and the energy spectrum, and the state quantities such as the phase distribution and the phase velocity distribution are displayed as an image in one frame of each image or video.
The pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating used in the method for measuring an unsteady pressure field image with the pressure-sensitive paint of the present invention is any of a porphyrin, transition metal complex, polycyclic aromatic compound, rare earth complex, or phthalocyanine. These pressure-sensitive dyes were included.

本発明の感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法は、周期的な非定常圧力変動場を計測した時系列の感圧塗料計測データに対して周波数解析や時間周波数解析を適用するものであるから、周波数帯ごとの変動圧力成分の振幅やパワーや位相などの分布を得て、それを画像計測することが可能となる。また、これによって計測対象物体上の非定常圧力変動成分の周波数的な分布と対応する周波数帯での物体上の空間的な分布を画像として容易に把握できるようになる。この非定常圧力変動場としては単一周波数成分を持つ場だけに限らず、広帯域成分や複数の周波数成分を持つ場などどのような場に対しても用いることができる。
また、本発明の感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法は、時系列データであれば非定常場の計測結果に対してデータ積算によるノイズ低減手法を適用することはできないが、周波数軸のスペクトル上であればデータ積算を行うことが可能であるため、多数の計測画像を用い、これらを必要な周波数分解能を実現可能な複数の画像枚数ユニットに分割し、スペクトル上での処理結果の積算を行うことによってノイズ成分と信号成分のS/N比を向上させ、小さい圧力変動まで計測可能レベルを向上させることが可能となる。この点を活かして低速流れでの微小圧力変動場であっても変動圧力成分の分布が計測できるようになる。
The method of measuring an image of an unsteady pressure field using a pressure-sensitive paint according to the present invention applies frequency analysis or time-frequency analysis to time-series pressure-sensitive paint measurement data obtained by measuring a periodic unsteady pressure fluctuation field. Therefore, it is possible to obtain the distribution of the amplitude, power, phase, etc. of the fluctuating pressure component for each frequency band and to measure the image thereof. This also makes it possible to easily grasp the spatial distribution on the object in the frequency band corresponding to the frequency distribution of the unsteady pressure fluctuation component on the measurement target object as an image. The unsteady pressure fluctuation field is not limited to a field having a single frequency component, but can be used for any field such as a broadband component or a field having a plurality of frequency components.
In addition, the image measurement method of the unsteady pressure field using the pressure-sensitive paint of the present invention cannot apply the noise reduction method based on the data integration to the measurement result of the unsteady field if it is time-series data. Since it is possible to perform data integration on the spectrum of multiple images, a large number of measurement images are used, and these are divided into a plurality of image number units that can achieve the required frequency resolution. By performing integration, it is possible to improve the S / N ratio between the noise component and the signal component, and to improve the measurable level up to a small pressure fluctuation. Taking advantage of this point, the distribution of the fluctuating pressure component can be measured even in a minute pressure fluctuation field in a low-speed flow.

本発明の感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法は、物体表面に感圧塗料を塗布またはコーティングするもので、使用する感圧塗料は、感圧色素としてポルフィリン系あるいはルテニウム錯体などの遷移金属錯体、あるいはピレン系分子などの多環式芳香族化合物、希土類錯体、あるいはフタロシアニン系などの酸素感度を有する分子が用いられ、これをアルミをベースとした陽極酸化皮膜、あるいはシリカゲルをベースとしたTLC(シリカゲルを粘着テープに固着した)プレート、あるいはシリカゲルや酸化アルミ粒子や二酸化チタン粒子などのような多孔質物質、あるいはPoly(TMSP)(ポリトリメチルシリルプロピン)、Poly(IBM)やpoly(IBM-co-TFEM)をはじめとするフッ素系ポリマー、あるいはその他有機ポリマー各種、あるいはポリマーと上述の多孔質粒子を組み合わせたもの、などに混合あるいは吸着あるいは付着などの形態をとって構成するようにした。
また、この感圧塗料は温度を計測するためのTSPあるいはこれに相当する成分や、温度・圧力の双方に対して感度のないもしくは小さいreference色素、あるいはこれら双方を含む2-colorあるいは3-colorの形態をとることも可能である。
The method for measuring an image of an unsteady pressure field using a pressure-sensitive paint of the present invention is to apply or coat a pressure-sensitive paint on the surface of an object. The pressure-sensitive paint used is a transition such as a porphyrin or ruthenium complex as a pressure-sensitive dye. Metal complexes, or polycyclic aromatic compounds such as pyrene-based molecules, rare earth complexes, or phthalocyanine-based molecules with oxygen sensitivity are used, which are based on anodized films based on aluminum or silica gel TLC (silica gel fixed on adhesive tape) plate, porous material such as silica gel, aluminum oxide particles and titanium dioxide particles, Poly (TMSP) (polytrimethylsilylpropyne), Poly (IBM) and poly (IBM -co-TFEM) and various other organic polymers, or polymers and the above A combination of porous particles, and to constitute the form of a mixed or adsorbed or attached to such.
In addition, this pressure-sensitive paint is a 2-color or 3-color containing TSP for measuring temperature, or a component equivalent thereto, a reference dye that is insensitive to or small in both temperature and pressure, or both. It is also possible to take the form of

感圧塗料からの発光を得るための励起光源としては、キセノン光源やハロゲンランプ、水銀ランプなどの放電管や、LED、ArレーザやYAG系レーザや半導体レーザなどの各種レーザ、あるいは有機または無機のEL(Electro-Luminescence)などを用いることができる。これらの光源のうちの全てあるいは一部は特定波長を透過しその他波長を遮断するための光学フィルタと組み合わせて用いられる。   Excitation light sources for obtaining light from pressure-sensitive paints include xenon light sources, discharge lamps such as halogen lamps and mercury lamps, various lasers such as LEDs, Ar lasers, YAG lasers and semiconductor lasers, and organic or inorganic light sources. EL (Electro-Luminescence) or the like can be used. All or a part of these light sources are used in combination with an optical filter for transmitting a specific wavelength and blocking other wavelengths.

感圧塗料からの発光データを計測するために、CCDカメラ、CMOSカメラなどの画像取得装置、あるいはこれらにイメージインテンシファイアなどの画像増幅装置が付属した画像取得装置が用いられる。画像取得装置としては複数枚の画像を連続的に取得できる必要があり、この画像数は多ければ多いほど圧力計測精度は向上する。これらの画像取得装置のうちの全てあるいは一部は特定波長を透過しその他波長を遮断するための光学フィルタと組み合わせて用いられる。   In order to measure light emission data from the pressure-sensitive paint, an image acquisition device such as a CCD camera or a CMOS camera, or an image acquisition device attached with an image amplification device such as an image intensifier is used. As an image acquisition device, it is necessary to continuously acquire a plurality of images. As the number of images increases, the accuracy of pressure measurement improves. All or some of these image acquisition devices are used in combination with an optical filter that transmits a specific wavelength and blocks other wavelengths.

感圧塗料が感圧成分だけでなく、それ以外の感温成分やreference成分なども併せて含む2-colorや3-colorである場合には、画像計測装置を複数台用いたり、3-CCDなどのようなマルチチップ装置を用いたり、カラー画像計測装置を用いたり、適用するフィルタを切り替えるフィルタホイールと併せて用いられるといった形態を採ることができる。
また本発明では画像取得装置に代えて、物体表面の感圧塗料塗布部分をレーザなどの点光源で照射することによって十分に密な空間解像度を発生させ、感圧塗料からの発光はフォトダイオードやフォトマルチプライヤチューブ(PMT)などによって時間分解計測し、点光源側で物体表面上をスキャンすることによって連続的な圧力分布を得る手法によっても同等の計測を行う形態を採ることができる。
If the pressure-sensitive paint is 2-color or 3-color that includes not only pressure-sensitive components but also other temperature-sensitive components and reference components, use multiple image measuring devices or use 3-CCD A multi-chip device such as the above, a color image measuring device, or a filter wheel that switches a filter to be applied can be used.
Further, in the present invention, instead of the image acquisition device, a sufficiently dense spatial resolution is generated by irradiating the pressure-sensitive paint application portion on the object surface with a point light source such as a laser, and light emitted from the pressure-sensitive paint is emitted from a photodiode or The same measurement can be performed by a technique of obtaining a continuous pressure distribution by performing time-resolved measurement using a photomultiplier tube (PMT) or the like and scanning the object surface on the point light source side.

データ処理手法の1つは、まず画像取得装置で取得した複数枚画像を用い、複数枚画像の全体あるいは一部の画像を平均しノイズ低減を行ってreference画像Irefを構築するステップ、複数枚画像のうちの個々あるいは一部の画像の平均や移動平均の集合からなるwind-on画像Iとともに式(1)あるいはその一般形式である拡張された表現を用いて圧力に変換するステップを踏む。
異なるデータ処理手法としては、wind-on画像に対応する個々の画像をreference画像として用いたり、2-color(PSP成分+TSP成分またはPSP成分+reference成分)や3-color(PSP成分+TSP成分+reference成分)などの多成分の感圧塗料を用いたものでは上述のreference画像がPSP成分の平均画像に代えて、reference成分が計測された複数枚画像の個々あるいは一部または全体の平均値である等の形態を採る。またreference画像としては一般的な感圧塗料のデータ処理手法と同様に別途取得される既知圧力下の感圧塗料画像または画像群を用いて構築する形態も採れる。
One of the data processing methods is a step of constructing a reference image I ref by using a plurality of images acquired by an image acquisition device, averaging the whole or a part of the images and performing noise reduction. A step of converting the pressure into a pressure using the expression (1) or an extended expression which is a general form thereof together with a wind-on image I which is a set of averages or moving averages of individual or partial images in the image is performed.
Different data processing methods include using individual images corresponding to wind-on images as reference images, 2-color (PSP component + TSP component or PSP component + reference component) and 3-color (PSP component + TSP component + reference component) In the case of using a multi-component pressure-sensitive paint such as the above, the reference image is an average value of individual, part or whole of a plurality of images in which the reference component is measured instead of the average image of the PSP component. Take the form. The reference image may be constructed using a pressure-sensitive paint image or a group of images under a known pressure that is obtained separately, as in a general pressure-sensitive paint data processing method.

ある形態ではこれらのプロセス中に物体の移動を補正するための位置合わせや、発光成分の物体表面での反射を補正する反射補正(Self-Illumination補正)や、3次元グリッドへのデータの貼り付けや、空間フィルタによる平滑化やピクセル結合や、温度補正や励起光補正などの各種処理が含まれる。
圧力の算出方法としては式(1)あるいはその高次式への拡張形などが用いられる。これらの式において式(1)の係数A, Bあるいは式(1)の拡張表現での諸係数の算出方法としては、a-priori法、in-situ法、あるいはこれらに温度補正を加えた処理方法、あるいは特許文献2に示されたa-priori/in-situ hybrid法、あるいは特許文献1に示された温度補正in-situ法などが用いられる。
In some forms, alignment to correct the movement of the object during these processes, reflection correction to correct the reflection of the luminescent component on the object surface (Self-Illumination correction), and pasting of the data to a three-dimensional grid In addition, various processes such as smoothing by a spatial filter, pixel combination, temperature correction, and excitation light correction are included.
As a method for calculating the pressure, the formula (1) or its extended form to a higher order formula is used. In these equations, the coefficients A and B in equation (1) or the various coefficients in the expanded expression in equation (1) can be calculated using the a-priori method, in-situ method, or processing with temperature correction applied to them. The method, the a-priori / in-situ hybrid method disclosed in Patent Document 2, or the temperature correction in-situ method disclosed in Patent Document 1 are used.

ここまでの処理によって得られた結果は非特許文献1に示された結果と同じく、複数枚計測画像を圧力に変換し、それを時系列に並べただけのものに過ぎない。次の段階の処理として、複数枚の時系列画像の個々のピクセル、あるいは一部のピクセル群、あるいは全体、を時間軸と画像上の2つの軸にわたる一連の3次元データとして捕らえ、これらに周波数解析を加え、時系列データを周波数軸におけるデータに処理するステップ、(この周波数解析にはFFTやDFTなどのフーリエ解析の手法が含まれる。この周波数解析はウェーブレットや短時間フーリエ変換などのような時間周波数解析をもっても同様な効果を得ることが可能である。)この周波数解析あるいは時間周波数解析を画像全体あるいは一部にわたって繰り返し、周波数軸、あるいは時間−周波数軸に対する振幅やパワーやエネルギー、あるいは位相などの形としてデータを得るステップ(これらの周波数あるいは時間周波数解析の手法は個々あるいは複数のピクセルにわたる平均化データを取り出して時系列に並べた1次元データに対して適用されるだけでなく、画像上の全体、あるいは一部の領域にわたっての2次元、あるいは3次元のデータに対する2次元あるいは3次元の周波数解析あるいは時間周波数解析が適用されることもある。)が踏まれる。   Similar to the result shown in Non-Patent Document 1, the result obtained by the processing so far is merely a result of converting a plurality of measurement images into pressure and arranging them in time series. In the next stage of processing, individual pixels, or some pixel groups, or the whole of multiple time-series images are captured as a series of three-dimensional data spanning the time axis and two axes on the image, and these are used as frequencies. Adding analysis and processing time-series data into frequency-axis data (this frequency analysis includes Fourier analysis techniques such as FFT and DFT. This frequency analysis includes wavelet and short-time Fourier transform) Similar effects can be obtained with time-frequency analysis.) This frequency analysis or time-frequency analysis is repeated over the entire image or part of the image, and the amplitude, power, energy, or phase with respect to the frequency axis or time-frequency axis is repeated. To obtain data in the form of (such as these frequency or time frequency analysis techniques Not only applied to one-dimensional data obtained by taking out averaged data over one or more pixels and arranging them in time series, but also two-dimensional or three-dimensional data over the whole or a part of the image. 2D or 3D frequency analysis or time frequency analysis may be applied.

この処理の際に感圧塗料データ以外の圧力センサ、マイクロフォン、ホットワイヤ、ホットフィルムなどのデータを導入し、これらを基準現象の圧力あるいは位相の基準として用いたり、感圧塗料データと相互評価を行うことで相互相関などの相関処理を行ったり、との方法がとられる形態もある。感圧塗料データの統計処理では、窓関数が必要になったり、時系列の全体画像群を小部分に分割し、各小部分について統計的処理を加えた上でスペクトル軸上での積算を行う処理が行われたりすることがある。複数の小部分データについて位相情報を統一するためには代表点の位相や参照用の他センサのデータを用いるなどして位相情報の統一を図ることが必要になる。   During this process, data such as pressure sensors, microphones, hot wires, hot films, etc. other than pressure-sensitive paint data are introduced, and these are used as reference pressure or phase references for reference phenomena, or are mutually evaluated with pressure-sensitive paint data. There are also forms in which correlation processing such as cross-correlation is performed. In statistical processing of pressure-sensitive paint data, a window function is required, or the entire time-series image group is divided into small parts, and statistical processing is applied to each small part and then integration is performed on the spectral axis. Processing may be performed. In order to unify the phase information for a plurality of small portion data, it is necessary to unify the phase information by using the phase of the representative point and the data of other sensors for reference.

これら処理によって得られた振幅、パワー、エネルギー、位相、位相速度などの情報は周波数領域で整理され、画像上あるいは計測対象物体に対応する3次元グリッド上などの計測状態量として整理され用いられる。これらの周波数領域の基本的な表現方法としては周波数値と空間座標値と振幅あるいはパワーあるいは位相情報などの値を持つ配列となる。処理結果データの表示方法としては個々の周波数値ごとに各ピクセルに対して振幅やパワーや位相などの値を表示させることもできるが、視覚化に適した表示方法としてはある幅を持った周波数帯毎に含まれる周波数値のデータ積算し表示する手法が有効である。この周波数帯としては10Hzごとや20Hzごとなどの一定値や、1オクターブ・1/3オクターブ・1/8オクターブ・1/12オクターブなど各種の周波数帯表示方法などが用いることができる。これらのデータはデジタルデータや、画像、画像群、あるいは各種のビデオデータとして保存・表示・利用される。   Information such as amplitude, power, energy, phase, and phase velocity obtained by these processes is organized in the frequency domain, and is organized and used as a measurement state quantity on an image or a three-dimensional grid corresponding to a measurement target object. As a basic expression method of these frequency regions, an array having a frequency value, a spatial coordinate value, and a value such as amplitude, power, or phase information is obtained. As a display method of processing result data, it is possible to display values such as amplitude, power, and phase for each pixel for each frequency value, but as a display method suitable for visualization, a frequency with a certain width A method for integrating and displaying data of frequency values included in each band is effective. As this frequency band, a constant value such as every 10 Hz or every 20 Hz, or various frequency band display methods such as 1 octave, 1/3 octave, 1/8 octave, 1/12 octave, or the like can be used. These data are stored, displayed, and used as digital data, images, image groups, or various video data.

ここまでの周波数解析あるいは時間周波数解析の結果において、励起光強度には分布が存在するため励起光強度の大きい部位では相対的にショットノイズ成分が小さく、逆に小さい部位ではショットノイズが大きくなるため、データ処理結果をそのまま周波数帯ごとに画像表示すると、励起効強度の1/2乗に反比例してショットノイズ成分が増加し、あたかも変動圧力の大きさに分布が存在するかに見えてしまう。この問題を解決するため、wind-on状態での一連の複数枚画像だけでなく、wind-on画像取得直後に風洞を停止して感圧塗料の一連の計測画像を取得し、無風時のショットノイズだけが存在する周波数解析あるいは時間周波数解析結果も作成する。wind-on時の結果から無風時の結果をピクセルなどのデータ処理単位ごとに減算し、部位ごとのショットノイズによるオフセット成分のばらつきを補正することも可能である。この処理を用いることにより励起光の分布に起因するショットノイズによるオフセット成分はかなりの割合で除去することができ、処理結果データの定量性と計測可能変動圧力の向上が期待できる。   As a result of the frequency analysis or time frequency analysis so far, there is a distribution in the excitation light intensity, so the shot noise component is relatively small in the area where the excitation light intensity is high, and conversely, the shot noise is large in the area where it is small. If the data processing result is displayed as an image for each frequency band as it is, the shot noise component increases in inverse proportion to the 1/2 power of the excitation effect intensity, and it appears as if there is a distribution in the magnitude of the fluctuating pressure. In order to solve this problem, not only a series of multiple images in the wind-on state, but also a series of measurement images of pressure-sensitive paint obtained by stopping the wind tunnel immediately after the wind-on image acquisition, The frequency analysis or the time frequency analysis result in which only noise exists is also created. It is also possible to subtract the result of no wind from the result of wind-on for each data processing unit such as a pixel to correct the variation in offset component due to shot noise for each part. By using this processing, offset components due to shot noise resulting from the distribution of excitation light can be removed at a considerable rate, and improvement in quantitativeness of processing result data and measurable fluctuating pressure can be expected.

また本手法による周波数解析あるいは時間周波数解析では、一般的な広帯域周波数成分を含む非定常データに対して時系列データでは取得データの平均化などノイズ低減処理を加えることができないが、周波数解析、あるいは時間周波数解析を適用することにより、振幅やパワーなどを周波数軸のスペクトル上では積算することができるようになるため、平均化によるノイズ低減処理を施すことが可能になるとのメリットも生じる。取得した多数の画像を、現象を把握するために必要な周波数分解能を実現可能な複数の画像枚数ユニットに分割し、各ユニットごとの周波数解析あるいは時間周波数解析の結果を周波数軸スペクトル上で積算を行うことによって原理的には1/n^0.5 (nは積算するユニット数)の割合でノイズ成分の低減を行うことが可能である。ここで言うノイズ成分とは時間軸上でのホワイトノイズのようなノイズ成分ではなく、周波数スペクトル上での振幅やパワーなどのデータのふらつきのことを指す。複数の画像枚数ユニットの処理結果の積算では、ショットノイズなどのレベルは一定値のままで積算によっても低減できないが、そのショットノイズ成分の周波数軸での振幅やパワーのばらつきを低減させることができ、結果として現象による成分との分離性がよくなるため、計測可能な変動圧力限界が向上するとのメリットを得ることが可能である。このことを利用して、同一の非定常場を多数の画像にわたって計測し、周波数軸上での積算を行うことにより、時系列での個々の画像を圧力に変換する方法よりもはるかに小さい圧力レベルの変動成分まで計測が可能となる。   Also, in frequency analysis or time-frequency analysis using this method, noise reduction processing such as averaging of acquired data cannot be applied to non-stationary data containing general broadband frequency components, but frequency analysis, or By applying the time-frequency analysis, the amplitude, power, etc. can be integrated on the spectrum of the frequency axis, so that there is a merit that noise reduction processing by averaging can be performed. Divide a large number of acquired images into multiple image number units that can achieve the frequency resolution necessary to understand the phenomenon, and integrate the frequency analysis or time-frequency analysis results for each unit on the frequency axis spectrum. In principle, it is possible to reduce noise components at a rate of 1 / n ^ 0.5 (n is the number of units to be integrated). The noise component referred to here is not a noise component such as white noise on the time axis, but a fluctuation of data such as amplitude and power on the frequency spectrum. When integrating the processing results of multiple image count units, the level of shot noise remains constant and cannot be reduced by integration, but variations in the amplitude and power of the shot noise component on the frequency axis can be reduced. As a result, the separability from the component due to the phenomenon is improved, and it is possible to obtain the merit that the measurable variable pressure limit is improved. By using this, the same unsteady field is measured over many images, and integration on the frequency axis is performed, so that the pressure is much smaller than the method of converting individual images in time series into pressure. Measurement up to level fluctuation components is possible.

次に本発明の好ましい形態を示す。計測対象の想定される非定常現象の周波数よりも十分に高速応答かつ十分な発光量を生じさせうる高速応答型感圧塗料と、十分な空間解像度を持ち、時系列に連続に多数、数千枚から数万枚、の画像を取得することが可能な高速度カメラと、用いる高速応答型感圧塗料に含まれる感圧色素の吸収線波長を含む十分に励起光量の大きい励起光源を用いる。この際、高速度カメラの総画像数は2^nであるならばDFT手法ではなくFFT手法が利用可能となるために後のデータ処理部分で高速な処理が可能となる。計測画像数が多いほどまた、励起光源については、レーザである場合にはコヒーレント性の高い光源では計測対象物体の表面にスペックルを生じさせ、ノイズ等の原因となるため、コヒーレント性の低くスペックルを引き起こさない光源の利用が有効である。   Next, the preferable form of this invention is shown. A high-speed response type pressure-sensitive paint that can generate a sufficient amount of light and a response that is sufficiently faster than the frequency of the unsteady phenomenon that is to be measured, and a sufficient number of thousands in a continuous time series with sufficient spatial resolution. A high-speed camera capable of acquiring tens to tens of thousands of images and an excitation light source having a sufficiently large excitation light amount including the absorption line wavelength of the pressure-sensitive dye contained in the high-speed response type pressure-sensitive paint to be used. At this time, if the total number of images of the high-speed camera is 2 ^ n, since the FFT method can be used instead of the DFT method, high-speed processing can be performed in the subsequent data processing portion. The more the number of measurement images, the more the excitation light source, in the case of a laser, the high coherent light source causes speckles on the surface of the object to be measured, causing noise and the like. It is effective to use a light source that does not cause light emission.

これらの装置を用いて計測された画像群の全体を平均化することによってreference画像を得る。reference画像は別途取得された静的かつ既知の圧力場の画像であっても良い。このreference画像と個々の画像(wind-on画像)を用いて式(1)あるいはその拡張式と、a-priori法、in-situ法、あるいはこれらに温度補正を加えた処理方法、あるいは特許文献1に示されるa-priori/in-situ hybrid法、あるいは特許文献2に示される温度補正in-situ法などによる感圧塗料較正方法を用いて圧力に変換する。この際、reference画像、wind-on画像ともに空間フィルタ処理、位置あわせ、ビニング、反射補正、3次元グリッドへのマッピング、レンズの歪や色収差補正、カメラ画像のフラット・フィールド補正などの処理が行われる。   A reference image is obtained by averaging the entire image group measured using these devices. The reference image may be an image of a static and known pressure field acquired separately. Using this reference image and individual images (wind-on images), the expression (1) or its extended expression, the a-priori method, the in-situ method, or a processing method with temperature correction added thereto, or patent literature The pressure is converted using a pressure-sensitive paint calibration method such as the a-priori / in-situ hybrid method shown in FIG. 1 or the temperature-corrected in-situ method shown in Patent Document 2. At this time, both the reference image and the wind-on image are subjected to processing such as spatial filter processing, alignment, binning, reflection correction, mapping to a three-dimensional grid, lens distortion and chromatic aberration correction, and camera image flat field correction. .

次に時系列かつ空間分布を反映した圧力分布データに統計処理を行う。周期的非定常場であればFFTまたはDFTを用いることが最も一般的な方法である。もし周期的非定常を仮定できない場であればウェーブレット解析などを用いる必要がある。FFTまたはDFTを用いる方法では、ピクセル単位で時系列データとしての処理を行う。この際、窓関数を適用し統計処理区間端の影響が混入しないよう処置する。またデータが時間方向に十分なデータ長を持っている場合には、全体を十分な周波数分解能を得られる程度の小区間に区分し、これらを用いて平均化処理を行うと平滑化の効果が得られる。ただし、このような処理を行う際には各小区間毎に位相が保存されなくなるため、位相や位相速度の情報を得ようとする際には、画像内代表点の位相や別途計測される参照用センサの信号を用いてこれを基準する、などの方法で位相を揃える処理を行う必要がある。   Next, statistical processing is performed on the pressure distribution data reflecting the time series and spatial distribution. For periodic unsteady fields, the most common method is to use FFT or DFT. If it is not possible to assume periodic unsteady conditions, it is necessary to use wavelet analysis. In the method using FFT or DFT, processing as time series data is performed in pixel units. At this time, a window function is applied so that the influence of the end of the statistical processing section is not mixed. Also, if the data has a sufficient data length in the time direction, dividing the whole into small sections that can obtain sufficient frequency resolution, and performing averaging processing using these will have a smoothing effect. can get. However, when performing such processing, the phase is not stored for each subsection, so when trying to obtain phase and phase velocity information, the phase of the representative point in the image or a separately measured reference It is necessary to perform a process for aligning the phases by a method such as using a signal from the sensor for reference as a reference.

このFFTまたはDFT処理によって得られた振幅情報と位相情報を元にパワーやエネルギや位相速度を算出することができる。この結果を周波数毎、あるいは周波数帯毎、あるいは1オクターブ・1/3オクターブ・1/8オクターブ・1/12オクターブなど各種の周波数帯表示方法を用い、画像群あるいはビデオ形式で、パワー・振幅・エネルギなどの強度分布や、位相分布・位相速度分布などの状態量をカラーやグレイスケール、等高線など表示方法を用いて画像として表示する。   Power, energy, and phase velocity can be calculated based on amplitude information and phase information obtained by the FFT or DFT processing. This result is displayed for each frequency or frequency band, or using various frequency band display methods such as 1 octave, 1/3 octave, 1/8 octave, 1/12 octave, etc. An intensity distribution such as energy and state quantities such as phase distribution and phase velocity distribution are displayed as an image using a display method such as color, gray scale, and contour lines.

図1に共鳴管の非定常定在波を用いた非定常圧力場の発生装置の写真を、図2にそのシステムの全体を示す。アクリル製の円筒1の一端に大出力スピーカ2を設置し、他端に感圧塗料サンプル3を設置する。スピーカ2を一定の周波数にセットすると感圧塗料のセットされた端部に定在波の腹が存在し、非定常変動圧を計測することができる。この共鳴管を108Hzにセットし試験を行った。非定常圧力変動のp−p値はおよそ500Paである。
感圧塗料としては陽極酸化アルミをベースとしバソフェナンスロリン・ルテニウム(Ru(dpp))を吸着させた高速応答型感圧塗料を用いた。励起光源としてはキセノン光源に青色光だけを透過する励起フィルタを用いた。図1で感圧塗料サンプルの両側に見えている黒い円筒状の物体はライトガイドを通して伝送されたキセノン光をサンプルに照射する照射ヘッドである。画像取得装置としてはCMOSタイプの高速カメラを用い、時間方向の画像枚数を増やすために基本空間解像度、画像枚数が512×512ピクセル、4096枚であるところを128×128ピクセルとし、画像枚数を約33000枚に増加させた。データ処理時にはFFTを用いるためにこのうちの2^15枚の画像を用いた。高速カメラの計測フレームレートは1000fpsである。
FIG. 1 shows a photograph of an unsteady pressure field generator using an unsteady standing wave of a resonance tube, and FIG. 2 shows the entire system. A large output speaker 2 is installed at one end of an acrylic cylinder 1 and a pressure sensitive paint sample 3 is installed at the other end. When the speaker 2 is set at a constant frequency, an antinode of a standing wave exists at the end where the pressure-sensitive paint is set, and an unsteady fluctuation pressure can be measured. The resonance tube was set at 108 Hz and tested. The pp value of the unsteady pressure fluctuation is about 500 Pa.
As the pressure-sensitive paint, a fast-response pressure-sensitive paint based on anodized aluminum and adsorbing bathophenanthroline / ruthenium (Ru (dpp)) was used. As an excitation light source, an excitation filter that transmits only blue light was used as a xenon light source. In FIG. 1, the black cylindrical objects visible on both sides of the pressure-sensitive paint sample are irradiation heads that irradiate the sample with xenon light transmitted through a light guide. As the image acquisition device, a CMOS type high-speed camera is used. To increase the number of images in the time direction, the basic spatial resolution, the number of images is 512 x 512 pixels, 4096 is 128 x 128 pixels, and the number of images is about Increased to 33,000. Of these, 2 ^ 15 images were used to process the FFT. The measurement frame rate of the high-speed camera is 1000 fps.

この画像上でデータカウント値を増大させるために2×2ピクセルを新たな1ピクセルとするビニング操作を行い、このピクセルを時間方向に2^15枚の1次元データとし、FFT処理を行う。計測の周波数分解能としては高速カメラのフレームレートの1/1000程度あれば実用上十分なため、全体にわたってFFTを適用するのではなく、2^10=1024枚を単位としたFFTを行った。その際には512枚毎にFFTを行う領域をずらし、計63回のFFT結果に対してaveragingを行った。FFT処理の前にはハニングによる窓関数をかけ、両端部の影響を除去する。この1ピクセルに対する処理を画面全体にわたって繰り返し、中心周波数±20Hzのバンドで積分した結果を周波数毎に画像表示したものが図3であり、計測模型上の1点の周波数方向データをプロットしたものが図4(a)である。図4(a)より108Hz付近に共鳴管への入力周波数に対応する狭帯域の非定常成分が存在することが分かる。図3の画像ではFFT結果の振幅を中心周波数周りに±20Hzの幅で積分しグレイスケールで表示している。100-140Hzの周波数帯だけが変動成分を持っていることが分かる。100-140Hz帯以外の他の周波数帯では現象に相当する成分は存在していない。100-140Hzでの画像では感圧塗料サンプル上の信号強度はほぼ一様であり、共鳴管による圧力変動は管内断面にわたって一様であるという物理的な知見と一致する結果となっている。   In order to increase the data count value on this image, a binning operation is performed with 2 × 2 pixels as a new pixel, and this pixel is converted into 2 ^ 15 one-dimensional data in the time direction, and FFT processing is performed. As the frequency resolution of measurement, about 1/1000 of the frame rate of a high-speed camera is sufficient for practical use. Instead of applying FFT over the whole, an FFT of 2 ^ 10 = 1024 frames was performed. At that time, the area to be FFTed was shifted every 512 sheets, and averaging was performed on a total of 63 FFT results. Before FFT processing, a window function by Hanning is applied to remove the influence of both ends. Figure 3 shows the result of repeating the processing for one pixel over the entire screen and integrating the results of integration in the band of the center frequency ± 20 Hz for each frequency, and plotting the frequency direction data at one point on the measurement model. FIG. 4 (a). From FIG. 4A, it can be seen that there is a narrow-band unsteady component corresponding to the input frequency to the resonance tube in the vicinity of 108 Hz. In the image of FIG. 3, the amplitude of the FFT result is integrated with a width of ± 20 Hz around the center frequency and displayed in gray scale. It can be seen that only the frequency band of 100-140Hz has a fluctuation component. There is no component corresponding to the phenomenon in other frequency bands other than the 100-140 Hz band. In the image at 100-140 Hz, the signal intensity on the pressure-sensitive paint sample is almost uniform, and the result is consistent with the physical knowledge that the pressure fluctuation due to the resonance tube is uniform across the cross section in the tube.

また、図3、図4(a)はwind-on状態での一連の複数枚画像だけでなく、wind-on画像取得直後に風洞を停止して一連のwind-off画像を取得して無風時のショットノイズだけが存在する結果を作成し、wind-onデータから無風時のwind-offデータをピクセルごとに減算し、ショットノイズによるオフセット成分のばらつきを補正したものである。図4(b)(c)は図4(a)と同じ部位のwind-on、wind-offデータであり、図4(b)から(c)を減算することによって得られたものが図4(a)である。励起光量には分布が存在するため、励起光量の大小によって図4(b)(c)が持つオフセット量が異なる。しかしwind-offデータの減算を導入することによってどの部位に対してもオフセット量を0にすることができるため、現象による圧力変動を定量的に評価することに寄与する。   3 and 4 (a) show not only a series of multiple images in the wind-on state, but also stop the wind tunnel immediately after acquiring the wind-on image and acquire a series of wind-off images to obtain no wind. This is a result in which only the shot noise is generated, and the wind-off data at the time of no wind is subtracted from the wind-on data for each pixel to correct the variation of the offset component due to the shot noise. 4 (b) and 4 (c) are wind-on and wind-off data of the same part as in FIG. 4 (a), and the data obtained by subtracting (c) from FIG. 4 (b) is shown in FIG. (a). Since there is a distribution in the amount of excitation light, the offset amounts of FIGS. 4B and 4C differ depending on the magnitude of the amount of excitation light. However, by introducing the subtraction of the wind-off data, the offset amount can be made zero for any part, which contributes to quantitative evaluation of the pressure fluctuation due to the phenomenon.

図5,図6に示すような噴出しジェット6とそれを間欠的にON/OFFするためのモータに連結された回転平板から成るジェット・チョッパ装置7を用い、これによって生成される周期的非定常圧力場の計測を行った。回転平板7aには6箇所の開口部があり、平板7aが1回転する毎に6回のジェットON/OFFが可能である。この装置をおよそ100HzでジェットをON/OFFするように設定し、試験を行った。
感圧塗料としては陽極酸化アルミにバソフェナンスロリン・ルテニウム(Ru(dpp))を吸着させた高速応答型感圧塗料を用いた。この他にも高速応答型感圧塗料としてはTLCプレートにバソフェナンスロリン・ルテニウムを吸着させたタイプのものも用いた。ここでは陽極酸化アルミを用いた場合の結果を示す。
励起光源としてはキセノン光源に青色光だけを透過する励起フィルタを用いた場合と、オールライン出力モードのArレーザを用いた場合の2種類を用いた。ここではキセノン光源を用いた場合の結果を示す。
5 and 6, a jet chopper device 7 comprising a jetting jet 6 and a rotating plate connected to a motor for intermittently turning it ON / OFF is used, and the periodic non-rotation generated thereby is used. The steady pressure field was measured. The rotating flat plate 7a has six openings. Each time the flat plate 7a makes one rotation, the jet can be turned on and off six times. The apparatus was set up to turn the jet on and off at approximately 100 Hz and tested.
As the pressure-sensitive paint, a fast-response pressure-sensitive paint in which bathophenanthroline / ruthenium (Ru (dpp)) was adsorbed on anodized aluminum was used. In addition, a high-speed response type pressure-sensitive paint in which bathophenanthroline / ruthenium was adsorbed on a TLC plate was also used. Here, the result in the case of using anodized aluminum is shown.
Two types of excitation light sources were used: a xenon light source using an excitation filter that transmits only blue light, and an all-line output mode Ar laser. Here, the result in the case of using a xenon light source is shown.

画像取得装置としてはCMOSタイプの高速カメラを用い、時間方向の画像枚数を増やすために基本空間解像度、画像枚数が512×512ピクセル、4096枚であるところを208×304ピクセルとし、画像枚数を16500枚に増加させた。データ処理時にはFFTを用いるためにこのうちの2^14枚の画像を用いた。高速カメラの計測フレームレートは1000fpsである。この画像上でデータカウント値を増大させるために2×2ピクセルを新たな1ピクセルとするビニング操作を行い、このピクセルを時間方向に2^14枚の1次元データとし、FFT処理を行う。この際、計測の周波数分解能としては高速カメラのフレームレートの1/1000程度あれば実用上十分なため、2^14枚全体にわたってFFTを適用するのではなく、2^10=1024枚を単位としたFFTを行うが、その際には512枚毎にFFTを行う領域をずらし、計31回のFFT結果に対してaveragingを行った。FFT処理の前にはハニングによる窓関数をかけ、両端部の影響を除去する。この1ピクセルに対する処理を画面全体にわたって繰り返し、中心周波数±10Hzのバンドで積分した結果を周波数毎に画像表示したものが図7であり、[実施例1]と同様にwind-onデータから風洞停止後のwind-offデータをピクセルごとに減算し、ショットノイズによるオフセット成分のばらつきを補正したものである。図8は計測模型上の1点の周波数方向データをプロットしたものである。図8より100Hz付近にジェット・チョッパによる非定常圧力場のON/OFFに対応する狭帯域の信号が存在することが分かる。図7の画像ではFFT結果の振幅をグレイスケールで表示している。90−110Hzの周波数帯にだけ白い円形のジェットが衝突した領域が計測されていることが分かる。それ以外の他の周波数帯では現象に相当する成分は存在していない。   A CMOS-type high-speed camera is used as the image acquisition device. To increase the number of images in the time direction, the basic spatial resolution, the number of images is 512 x 512 pixels, 4096 is 208 x 304 pixels, and the number of images is 16500. Increased to one. Of these, 2 ^ 14 images were used to process the FFT. The measurement frame rate of the high-speed camera is 1000 fps. In order to increase the data count value on this image, a binning operation is performed with 2 × 2 pixels as a new pixel, and this pixel is converted into 2 ^ 14 one-dimensional data in the time direction, and FFT processing is performed. At this time, if the frequency resolution of measurement is about 1/1000 of the frame rate of a high-speed camera, it is sufficient for practical use. Instead of applying FFT over the entire 2 ^ 14 images, 2 ^ 10 = 1024 images. The FFT area was shifted every 512 sheets, and averaging was performed on 31 FFT results. Before FFT processing, a window function by Hanning is applied to remove the influence of both ends. FIG. 7 shows the result of repeating the processing for one pixel over the entire screen and integrating the result of integration in the band of the center frequency ± 10 Hz for each frequency, and the wind tunnel is stopped from the wind-on data as in [Example 1]. Subsequent wind-off data is subtracted for each pixel, and offset component variations due to shot noise are corrected. FIG. 8 is a plot of frequency direction data at one point on the measurement model. It can be seen from FIG. 8 that a narrow-band signal corresponding to ON / OFF of the unsteady pressure field by the jet chopper exists near 100 Hz. In the image of FIG. 7, the amplitude of the FFT result is displayed in gray scale. It can be seen that the area where the white circular jet collided was measured only in the 90-110 Hz frequency band. In other frequency bands, there is no component corresponding to the phenomenon.

JAXA総合技術研究本部の小型低乱風洞を用いて円柱周りのカルマン渦による非定常圧力変動の計測を行った。小型低乱風洞の計測部は高さ0.65m、幅0.55mであり、ここに次節に記す二次元円柱模型を設置して試験を行った。図9に二次元円柱模型を示す。直径0.04m、長さ0.55mであり、中央部8cmに高速応答PSPがコーティングされている。PSPコーティング部中心線上にはPSP計測と比較するために30°間隔で3点のKulite-XCS-093-5G圧力センサ(フルスケール5psig)が設置されている。PSP計測用高速カメラは図2の風洞計測部の下方に設置され真下から模型のq=0〜180°の領域を計測する。高速カメラの撮影条件は計測レート1kfps、露光時間990msである。データ処理には2^14×5=81920枚の画像を用いた。   Unsteady pressure fluctuations due to Karman vortices around a cylinder were measured using a small low turbulence wind tunnel of the JAXA Technical Research Headquarters. The small low turbulence wind tunnel has a height of 0.65m and a width of 0.55m. The two-dimensional cylindrical model described in the next section was installed here and tested. FIG. 9 shows a two-dimensional cylindrical model. It has a diameter of 0.04m and a length of 0.55m, and a high-speed response PSP is coated at the center of 8cm. Three Kulite-XCS-093-5G pressure sensors (full scale 5 psig) are installed on the PSP coating center line at 30 ° intervals for comparison with PSP measurement. The high-speed camera for PSP measurement is installed below the wind tunnel measurement unit in FIG. 2 and measures the region of q = 0 to 180 ° of the model from directly below. The shooting conditions of the high-speed camera are a measurement rate of 1 kfps and an exposure time of 990 ms. 2 ^ 14 × 5 = 81920 images were used for data processing.

ここに示す計測結果はU=33m/s、Re=8.6×104でのものであり、ストローハル数を0.2としたときのカルマン渦の周波数は165Hzである。
図10は圧力センサによる円柱周りのCp分布と変動成分のRMS値である。DCprmsは時系列データでの標準偏差を用いている。Cp分布より70°付近で流れが剥離していることが分かる。圧力変動は澱点付近では小さく、剥離点よりやや下流の80°付近で最大値を取り、その後方ではほぼ一定値が続いている。
The measurement results shown here are for U = 33 m / s, Re = 8.6 × 104, and the Karman vortex frequency is 165 Hz when the Strouhal number is 0.2.
FIG. 10 shows the Cp distribution around the cylinder by the pressure sensor and the RMS value of the fluctuation component. DCprms uses the standard deviation in time series data. It can be seen from the Cp distribution that the flow is separated at around 70 °. The pressure fluctuation is small in the vicinity of the stagnation point, takes a maximum value near 80 ° slightly downstream from the peeling point, and continues almost constant after that.

図11は円柱上θ=80°での圧力センサによって計測された時系列の非定常圧力データである。後述する振幅スペクトルにもあるようにカルマン渦による変動圧力成分は単一周波数ではなくやや広帯域であるため、図11の時系列データもうなりを伴う複雑な挙動を示す。   FIG. 11 shows time-series unsteady pressure data measured by a pressure sensor at θ = 80 ° on a cylinder. As shown in the amplitude spectrum described later, the fluctuating pressure component due to the Karman vortex is not a single frequency but rather a wide band, and thus shows a complicated behavior with the time series data in FIG.

図12は高速応答PSPデータをFFTで周波数解析して得られた非定常圧力の分布画像である。各ピクセルについてのFFT結果を40Hzの範囲で積算し画像にしたものである。音響解析では1オクターブや1/3オクターブ解析が用いられているが、ここでは等間隔で処理した。図13はθ=80°位置の1ピクセルのPSPと圧力センサの振幅スペクトルを比較したものである。
図12でストローハル数0.2に相当する160Hz付近の140−180Hz成分にだけ非定常成分が存在し、他の周波数帯では非定常成分はほとんど見られない。これは図13の圧力センサによる振幅スペクトルでも160Hz付近のピーク以外には顕著な成分がないことから妥当な結果であると言える。また図13の圧力センサとPSPの振幅スペクトルでも両者の分布は良く一致している。
FIG. 12 is an unsteady pressure distribution image obtained by frequency analysis of fast response PSP data using FFT. The FFT results for each pixel are integrated into an image in the 40 Hz range. In the acoustic analysis, 1 octave or 1/3 octave analysis is used, but here it was processed at equal intervals. FIG. 13 is a comparison of the amplitude spectrum of one pixel PSP and the pressure sensor at θ = 80 °.
In FIG. 12, the non-stationary component exists only in the 140-180 Hz component near 160 Hz corresponding to the Strouhal number 0.2, and the non-stationary component is hardly seen in other frequency bands. This can be said to be a reasonable result because there is no significant component other than the peak near 160 Hz in the amplitude spectrum of the pressure sensor of FIG. Also, the distributions of the pressure sensor and the PSP amplitude spectrum of FIG. 13 are in good agreement.

図14は各ピクセルについて160Hz±10Hzの範囲のFFT結果を積算して画像表示したものであり、空間分解能は縦100ピクセル横160ピクセルでる。図15は図14の中央部で流れの二次元性を仮定し横方向に80ピクセルを平均して得られた周方向分布である。図15での圧力センサデータはPSP結果と同様に時系列データをFFT処理し、150−170Hzの範囲を積算したものである。図14からは非定常圧力成分がほぼ二次元的に分布していること、θ=80°付近に変動圧のピークが存在し、下流側では変動成分はほぼフラット、上流では変動成分が小さいことなどが分かる。図15ではPSPによる非定常圧力の計測結果と圧力センサからのデータとが細部でずれはあるものの定性的に良い一致を示している。   FIG. 14 shows an image displayed by integrating the FFT results in the range of 160 Hz ± 10 Hz for each pixel, and the spatial resolution is 100 pixels vertically and 160 pixels horizontally. FIG. 15 is a circumferential distribution obtained by averaging 80 pixels in the horizontal direction assuming two-dimensional flow in the center of FIG. The pressure sensor data in FIG. 15 is obtained by performing FFT processing on time series data in the same manner as the PSP result, and integrating the range of 150-170 Hz. From FIG. 14, the unsteady pressure component is distributed almost two-dimensionally, the peak of fluctuating pressure exists near θ = 80 °, the fluctuating component is almost flat on the downstream side, and the fluctuating component is small on the upstream side. I understand. FIG. 15 shows a good qualitative match between the measurement result of the unsteady pressure by the PSP and the data from the pressure sensor although there is a difference in detail.

図16は周波数解析結果の重ねあわせによるS/N比向上の評価の例である。FFT解析は計測周波数分解能1Hzを実現するため、高速カメラの計測フレームレートが1kHzであることから1セットを1024枚とした。実際には窓関数による計測データ利用の非効率性を保障するため、512枚を1組として時系列画像群を区分し、512枚2組を順にオーバーラップしながら1024枚のセットを高速カメラ計測の1ユニット2^14=16384枚に対して31セット作成する。1ユニットの計測結果には1024枚の画像に対するFFT結果が31セット積算されていることになる。
図16は16384枚のユニットをさらに1ユニット、3ユニット、5ユニット積算したときのスペクトル上でのノイズ低減の挙動を示している。これまでに示されている結果は5ユニットの結果である。図16(a)〜(c)より、データ積算を増やすほど現象に対応する160Hz付近の信号とノイズレベルの分離性がよくなっていくことが分かる。これは周波数解析を用いることで、データ積算回数を増やしてノイズレベルを低減すると、より小さな圧力変動まで計測可能になることを意味する。
FIG. 16 is an example of evaluation of S / N ratio improvement by superimposing frequency analysis results. The FFT analysis achieved a measurement frequency resolution of 1 Hz, so one set was set to 1024 because the measurement frame rate of the high-speed camera was 1 kHz. Actually, in order to guarantee the inefficiency of using the measurement data by the window function, the time-series image group is divided into 512 images as one set, and 1024 images are set by high-speed camera measurement while overlapping the 512 images in pairs. 31 sets are made for 1 unit 2 ^ 14 = 16384 sheets. In one unit of measurement results, 31 sets of FFT results for 1024 images are accumulated.
FIG. 16 shows the noise reduction behavior on the spectrum when 16384 units are further integrated by 1 unit, 3 units, and 5 units. The results shown so far are 5 unit results. 16 (a) to 16 (c), it can be seen that as the data integration is increased, the separability between the signal near 160 Hz corresponding to the phenomenon and the noise level is improved. This means that by using frequency analysis, if the noise level is reduced by increasing the number of data integrations, even smaller pressure fluctuations can be measured.

航空宇宙分野をはじめとし、鉄道・自動車などの輸送機械、空調機・ファンなどの流体機械などの広い分野にわたり、非定常圧力変動場が振動や騒音、金属疲労などの問題を生じさせる流れ場に対して利用可能である。これらの分野において、非定常圧力場の存在する箇所やその強度、周波数成分、あるいは位相成分を計測することによって物体表面に存在する非定常場の挙動を把握し、機械の設計や効率の改善、騒音や振動の低減、など多様な目的で用いることができる基本的な技術として用いられる可能性を持つ。   In a wide range of fields such as aerospace, transportation equipment such as railways and automobiles, and fluid machinery such as air conditioners and fans, unsteady pressure fluctuation fields are flow fields that cause problems such as vibration, noise, and metal fatigue. It is available for. In these fields, the location of the unsteady pressure field and its intensity, frequency component, or phase component are measured to understand the behavior of the unsteady field existing on the surface of the object, improving machine design and efficiency, It may be used as a basic technology that can be used for various purposes such as noise and vibration reduction.

共鳴管の非定常定在波を用いた非定常圧力場の発生装置の写真である。It is a photograph of the generator of the unsteady pressure field using the unsteady standing wave of a resonance tube. 図1の装置のシステム全体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole system of the apparatus of FIG. 1ピクセルに対する処理を画面全体にわたって繰り返し、中心周波数±20Hzのバンドで積分した結果を周波数毎に画像表示したものである。The processing for one pixel is repeated over the entire screen, and the result of integration in a band with a center frequency of ± 20 Hz is displayed as an image for each frequency. (a)は計測模型上の1点の周波数方向データをプロットしたもの、(b),(c)は(a)と同じ部位のwind-onデータ、wind-offデータであり、(b)−(c)が(a)のデータである。(a) is a plot of frequency direction data at one point on the measurement model, (b) and (c) are wind-on data and wind-off data of the same part as (a), (b) − (c) is the data of (a). 噴出しジェットとそれを間欠的にON/OFFするためのモータに連結された回転平板から成るジェット・チョッパ装置の写真である。It is a photograph of a jet chopper device comprising a jetting jet and a rotating plate connected to a motor for intermittently turning it on and off. 図5のジェット・チョッパ装置の模式図である。It is a schematic diagram of the jet chopper apparatus of FIG. 1ピクセルに対する処理を画面全体にわたって繰り返し、中心周波数±10Hzのバンドで積分した結果を周波数毎に画像表示したものである。The processing for one pixel is repeated over the entire screen, and the result of integration in a band with a center frequency of ± 10 Hz is displayed as an image for each frequency. 計測模型上の1点の周波数方向データをプロットしたものである。This is a plot of frequency data at one point on the measurement model. 実験に用いた二次元円柱模型の写真である。It is the photograph of the two-dimensional cylinder model used for experiment. 圧力センサによる円柱周りのCp分布と変動成分のRMS値である。This is the RMS value of the Cp distribution and fluctuation component around the cylinder by the pressure sensor. 円柱上θ=80°での圧力センサによって計測された時系列の非定常圧力データである。It is time-series unsteady pressure data measured by a pressure sensor at θ = 80 ° on a cylinder. 高速応答PSPデータをFFTで周波数解析して得られた非定常圧力の分布画像である。It is a distribution image of unsteady pressure obtained by frequency analysis of fast response PSP data by FFT. 圧力センサとPSPの振幅スペクトルの比較図である。It is a comparison figure of the amplitude spectrum of a pressure sensor and PSP. 各ピクセルについて160Hz±10Hzの範囲のFFT結果を積算して画像表示したものである。For each pixel, the FFT results in the range of 160 Hz ± 10 Hz are integrated and displayed as an image. 図14の中央部で流れの二次元性を仮定し横方向に80ピクセルを平均して得られた周方向分布である。FIG. 14 is a circumferential distribution obtained by averaging 80 pixels in the lateral direction assuming a two-dimensional flow in the center of FIG. 周波数解析結果の重ねあわせによるS/N比向上の評価を示す例である。It is an example which shows evaluation of the S / N ratio improvement by superimposition of the frequency analysis result.

符号の説明Explanation of symbols

1 アクリル製の円筒 2 大出力スピーカ
3 感圧塗料サンプル 4 励起光源
5 高速カメラ 6 噴出しジェット
7 チョッパ装置 7a 回転平板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acrylic cylinder 2 Large output speaker 3 Pressure-sensitive paint sample 4 Excitation light source 5 High-speed camera 6 Jetting jet 7 Chopper device 7a Rotating flat plate

Claims (7)

感圧塗料あるいは感圧コーティングを用いた画像計測であって、取得された感圧塗料あるいは感圧コーティングからの発光データを基にして、該発光データにおける周波数次元での圧力変動成分の分布を画像化して表示する感圧塗料による非定常圧力場の画像計測方法。   Image measurement using pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating, and based on the obtained light-emission data from pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating, the distribution of pressure fluctuation components in the frequency dimension in the light emission data is imaged Image measurement method for unsteady pressure field using pressure-sensitive paint. 感圧塗料あるいは感圧コーティングからの発光データである画像取得装置によって得られた複数枚の時系列画像を、画像上の2次元の軸と時間軸から成る一連の3次元データとして扱い、周波数解析または時間周波数解析によって非定常変動圧力に関わる状態量を得る請求項1に記載の画像計測手法。   Multiple time-series images obtained by an image acquisition device that is light emission data from pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating are treated as a series of three-dimensional data consisting of two-dimensional axes and time axes on the image, and frequency analysis is performed. The image measurement method according to claim 1, wherein a state quantity related to unsteady fluctuating pressure is obtained by time frequency analysis. 時系列画像群に対して加える周波数解析または時間周波数解析として、FFT、DFT、ウェーブレットまたは短時間フーリエ変換のいずれかを採用した請求項2に記載の画像計測手法。   The image measurement method according to claim 2, wherein one of FFT, DFT, wavelet, and short-time Fourier transform is adopted as frequency analysis or time frequency analysis applied to the time series image group. 時系列画像群に対するFFT、DFT、ウェーブレットまたは短時間フーリエ変換の結果からそれぞれの周波数成分に対応する振幅分布、パワー分布、振幅スペクトル密度分布、パワースペクトル密度、基準点からの位相差分布、同種成分の相関領域の分布のいずれかを得る請求項3に記載の画像計測手法。   Amplitude distribution, power distribution, amplitude spectral density distribution, power spectral density, phase difference distribution from reference point, homogenous component corresponding to each frequency component from the result of FFT, DFT, wavelet or short-time Fourier transform for time series images The image measurement method according to claim 3, wherein one of the correlation region distributions is obtained. 時系列画像群に対して加える周波数解析または時間周波数解析としてFFT、DFT、ウェーブレットまたは短時間フーリエ変換であり、その複数回にわたるデータ処理結果を積算することで平均化によるノイズ低減を行い、計測可能な最小変動圧力レベルを向上させる請求項3に記載の画像計測手法。   FFT, DFT, wavelet, or short-time Fourier transform for frequency analysis or time-frequency analysis applied to time-series images. Noise can be measured by averaging by integrating the data processing results over multiple times. The image measurement method according to claim 3, wherein the minimum fluctuating pressure level is improved. 計測結果の表示が周波数毎、あるいは任意の周波数幅を持つ周波数帯毎、あるいは1オクターブ・1/3オクターブ・1/8オクターブ・1/12オクターブなど各種の周波数帯表示方法であって、その各画像あるいはビデオの1フレームにパワースペクトル・振幅スペクトル・エネルギスペクトルなどの強度分布や、位相分布・位相速度分布などの状態量を画像として表示する請求項4に記載の画像計測手法。   Measurement results are displayed for each frequency, for each frequency band with an arbitrary frequency width, or for various frequency band display methods such as 1 octave, 1/3 octave, 1/8 octave, 1/12 octave, etc. The image measurement method according to claim 4, wherein an intensity distribution such as a power spectrum, an amplitude spectrum, and an energy spectrum and a state quantity such as a phase distribution and a phase velocity distribution are displayed as an image in one frame of an image or video. 感圧塗料あるいは感圧コーティングは、ポルフィリン系、遷移金属錯体、多環式芳香族化合物、希土類錯体、フタロシアニン系のいずれかの感圧色素を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像計測手法。   The pressure-sensitive paint or pressure-sensitive coating contains any one of a porphyrin-based, transition metal complex, polycyclic aromatic compound, rare-earth complex, and phthalocyanine-based pressure-sensitive dye. The image measurement method described in 1.
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