JP2010503832A - 三次元の流れ測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)少なくとも1つの照射装置による測定体積内のトレーサー粒子の照射、
b)前面またはそれ自体にリング状の絞りが配された対物体を有する、少なくとも1つのカメラを使用して実施された、少なくとも2つの時間的に連続なトレーサー粒子の画像の記録と、トレーサー粒子のリングまたはリング断片としての再生、
c)トレーサー粒子の速度ベクトルを決定するための、予め定められた時間内の個々のトレーサー粒子の置換に関する記録された画像の比較、及び、カメラの焦点面から対応するトレーサー粒子までの距離を決定し、カメラの焦点面に対する対応するトレーサー粒子の位置関係を決定するための、個々の環状に再生されたトレーサー粒子の直径の測定、
d)ステップc)の方法で得られたデータと情報の評価による、測定体積中のトレーサー粒子の三次元速度ベクトルの計算。
Claims (39)
- 被験流体の測定体積(20)中を移動するトレーサー粒子(18)を照射する、少なくとも1つの照射装置(12)を有し、移動するトレーサー粒子(18)を再生する、少なくとも1つのカメラ(24)を有し、カメラ(24)がリング状絞り(16)を前面かそれ自体に有する少なくとも1つの対物体(14)を有する、ことを特徴とする粒子画像流速(PIV)測定を実施する三次元の流れ測定装置。
- 対物体(14)が色収差を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- プリズムまたは対応するフィルターがビームパスのリング状絞り(16)の前及び/または後ろに配置される、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- プリズムがリング状のプリズムである、ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
- プリズム機能を有する対物体(14)が使用される、ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
- カメラ(24)が、少なくとも1つのCCDチップ(42)を有するCCDカメラであるか、CMOSカメラである、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 照射装置(12)が対物体(14)の光軸領域に配置される、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 照射装置(12)が対物体(14)の中央領域に配置される、ことを特徴とする、請求項7記載の装置。
- 照射装置(12)からの光の光切断片を照射する光切断光学システムが、照射装置(12)に続いて接続される、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 装置(10)が第2の照射装置を有し、第2の照射装置からの光の光切断片を照射する光切断光学システムが第2の照射装置に続いて接続される、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 照射装置(12)が広帯域光または異なるスペクトル領域を有する光を放射する、ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置。
- 照射装置(12)が少なくとも1つのレーザー光源を有する、ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の装置。
- カメラ(24)が可動となるように設計された、ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置。
- カメラ(24)がダブルイメージカラーカメラである、ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の装置。
- 装置が少なくとも1つの白黒カメラ(24)を有する、ことを特徴とする請求項3〜13のいずれか1項に記載の装置。
- 白黒カメラ(24)がダブルイメージ白黒カメラとして設計された、ことを特徴とする請求項15に記載に装置。
- 対物体(14)がズーム対物体である、ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 対物体(14)のレンズ機能が電子的に調整可能である、ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の装置。
- トレーサー粒子(18)が蛍光性を有するように作られた、ことを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の装置。
- 装置(10)が、カメラ(24)に記録されたトレーサー粒子(18)の画像(26)の評価と、測定体積(20)中のトレーサー粒子(18)の時間的に定義された三次元フローカーブの計算と表示と、を行う評価ユニットを有する、ことを特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載の装置。
- 次のステップを含むことを特徴とする粒子画像流速(PIV)測定を実施する三次元の流れ測定方法;
a)少なくとも1つの照射装置(12)による測定体積(20)内のトレーサー粒子(18)の照射、
b)前面またはそれ自体にリング状の絞り(16)が配された対物体(14)を有する、少なくとも1つのカメラ(24)を使用して実施された、少なくとも2つの時間的に連続なトレーサー粒子(18)の画像(26)の記録と、トレーサー粒子(18)のリングまたはリング断片としての再生、
c)トレーサー粒子(18)の速度ベクトルを決定するための、予め定められた時間内の個々のトレーサー粒子(18)の置換に関する記録された画像(26)の比較、及び、カメラ(24)の焦点面から対応するトレーサー粒子(18)までの距離を決定し、カメラ(24)の焦点面に対する対応するトレーサー粒子(18)の位置関係を決定するための、個々の環状に再生されたトレーサー粒子(18)の直径の測定、
d)ステップc)の方法で得られたデータと情報の評価による、測定体積(20)中のトレーサー粒子(18)の三次元速度ベクトルの計算。 - 対物体(14)が色収差を有して使用されることにより、個々に環状に再生されるトレーサー粒子(18)の色が決定づけられる、ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- プリズム、特にリング状プリズムがビームパス中に用いられる、ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- トレーサー粒子(18)の照射が少なくとも2つの連続する光パルスか、1つの時間的に延長された光パルスを伴って行われる、ことを特徴とする請求項21〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 2つの連続する光パルスの間のタイムスパンが、それぞれ、流体の状態、特に流速に適応するように調整可能である、ことを特徴とする請求項24記載の方法。
- カメラ(24)が少なくとも1つのCCDチップ(42)を有するCCDカメラ、または、CMOSカメラである、ことを特徴とする請求項21〜25のいずれか1項に記載の方法。
- ステップb)において、トレーサー粒子(18)の、少なくとも2つの時間的に連続する画像(26)の記録と再生が、デジタル形式で実施される、ことを特徴とする請求項21〜26のいずれか1項に記載の方法。
- ステップc)において、画像(26)の評価が、イメージ処理プログラムを使用して実施される、ことを特徴とする請求項21〜27のいずれか1項に記載の方法。
- トレーサー粒子(18)の三次元の流れベクトルの計算が、対応する評価ソフトウェアを使用して実施される、ことを特徴とする請求項21〜28のいずれか1項に記載の方法。
- 照射装置(12)が広帯域光または異なるスペクトル領域を有する光を放射する、ことを特徴とする請求項21〜29のいずれか1項に記載の方法。
- 照射装置(12)が少なくとも1つのレーザー光源を有する、ことを特徴とする請求項21〜30のいずれか1項に記載の方法。
- 照射装置(12)からの光の光切断片を照射するための、光切断光学システムが照射装置(12)に続いて接続される、ことを特徴とする請求項21〜31のいずれか1項に記載の方法。
- 第2の照射装置からの光の光切断片を照射するための、光切断光学システムが第2の照射装置に続いて接続される、ことを特徴とする請求項21〜32のいずれか1項に記載の方法。
- カメラ(24)が可動となるように設計された、ことを特徴とする請求項21〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 対物体(14)がズーム対物体である、ことを特徴とする請求項21〜34のいずれか1項に記載の方法。
- 対物体(14)のレンズ機能が電気的に調整可能である、ことを特徴とする請求項21〜35のいずれか1項に記載の方法。
- トレーサー粒子(18)が蛍光性を有するように作られた、ことを特徴とする請求項21〜36のいずれか1項に記載の方法。
- 方法が、トレーサー粒子(18)なしの測定体積(20)の少なくとも1つの画像の記録、及び、その画像または画像データと、トレーサー粒子(18)ありの画像または画像データとの比較、を含む、ことを特徴とする請求項21〜37のいずれか1項に記載の方法。
- 航空機のエンジン、またはエンジンの部品、特にコンプレッサー及びタービンの流体の状態の測定への、請求項1〜38に記載の装置または方法の使用。
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